Михаил Грабовский - Плутониевая зона

Если критическая масса сердечника из плутония для атомной бомбы в 1948 году была определена достаточно точно, то критическая масса того же плутония, растворенного в какой-либо емкости, в тот момент, накануне пуска радиохимического завода «Б», была никому в СССР не известна. А между тем, Курчатов как научный руководитель плутониевой зоны обязан был выдать регламентные ограничения для безопасного ведения технологического процесса. Сложность физических экспериментов для определения критических концентраций плутония в растворах заключалась не в методике постановки опытов, а в их многочисленности и многозначности.

Искомая величина зависела от очень многих факторов: от химического состава растворителя, от формы сосуда, от наличия экрана вокруг сосуда. Наименьшая критическая концентрация получалась для сосудов, по форме близких к шарообразной. Чем более вытянутой и сплющенной была форма, тем менее вероятна была СЦР в сосуде.

Экран вокруг сосуда, особенно из органических материалов, увеличивал потенциальную возможность возникновения цепной реакции, поскольку экономил часть нейтронов, вылетавших из сосуда, отбрасывая некоторые обратно. В частности, таким экраном могли служить тело, голова или руки оператора, работавшего с данным сосудом, бутылкой или канистрой. Критическая масса зависела также от наличия рядом других емкостей с плутонием. Система сосудов опаснее одинокой емкости.

По этим причинам поставленная задача не имела однозначного решения в принципе. А для нахождения многих табличных данных в зависимости от концентрации, типа растворителя, формы сосудов и т. д. — необходимы были тысячи экспериментов.

В условиях бешеной атомной гонки и приближающегося пуска завода «Б» у Курчатова совершенно не было времени для организации многочисленных опытов. Но ответ на насущный вопрос о критической концентрации плутония — в виде регламентных требований — Курчатов обязан был дать.

Персонально обязан!

Для этой цели перед пуском объекта Курчатов организовал в уединенном лесном массивчике сверхсекретный научный барак для проведения базисных, основополагающих опытов.

Курчатов работал практически в одиночку, поскольку не мог подвергать в этой безумной спешке кого-то другого, кроме себя самого, смертельной опасности. Единственным человеком, которого он привлек для теоретической экстраполяции опытов, был Яков Борисович Зельдович. В конечном итоге Курчатов решил перестраховаться. Он выдал эксплуатационникам одну регламентную цифру, одно-единственное условие вполне безопасной работы: «Не более 100–150 граммов плутония в любом растворе! Ни при каких обстоятельствах!».

Зельдович, которого Курчатов вызывал из Москвы несколько раз, поселяя в своем коттедже, поддержал Курчатова: лучше перестраховаться. Не дай Бог — взрыв в какой-нибудь большой емкости. Это не только человеческие жертвы. Это еще и остановка всей технологической цепочки. Лучше перестраховаться в пять раз, тем более что вряд ли сами аппаратчики будут так уж точно придерживаться утвержденного Курчатовым регламента…

В декабре 1948 года завод «Б» готовился к принятию первой партии облученных урановых блочков с реактора «А». Срок, утвержденный Сталиным для испытания атомной бомбы, — 1-й квартал 1949 года — висел на волоске.

Снижение допустимой концентрации плутония в растворах до 150 граммов, безусловно, должно было ограничить скорость технологического процесса, накладывая определенные ограничения на разовые объемы принимаемого и обрабатываемого продукта. Игорь Васильевич понимал это лучше, чем кто-либо другой. И все-таки перестраховывался. Не хотел нести ответственности ни за возможные СЦР по его вине, ни за человеческие жизни.

Как показал начальный этап работы, руководители цехов и смен относились к регламенту Курчатова с некоторой беспечностью, постоянно нарушая его.

«Не может быть, чтобы Борода не перестраховался», — думали они. И нарушали регламентную цифру и в два, и в три раза.

Из книги А.К. Круглова «Как создавалась атомная промышленность в СССР», 1995 г.:

«Проблема безопасности для этого завода связана в первую очередь с контролем количества плутония в каждом аппарате, контейнере и трубопроводе, в каждой емкости…

Значение критических масс делящихся материалов на различных стадиях технологического процесса различается…

Только в 1951 году определили, что при концентрации плутония 20–40 г/л в определенных условиях критическая масса была немного больше 500 г…

Неточность лабораторных анализов, ошибки в показаниях приборов или просто невнимательность персонала могли привести к превышению установленных тогда безопасных норм 100–150 г…

Поэтому и нередки были аварии — самопроизвольные цепные реакции.»

СЦР ожидала в засаде первых эксплуатационников.

Пока на заводе «Б» шла наладка технологического оборудования под научным контролем пусковой бригады из Радиевого института, Курчатов решил сосредоточиться на организации радиометрической лаборатории. Игорь Васильевич считал, что на первом этапе работы завода оперативный анализ на активность проб из аппаратов и трубопроводов будет являться во многих аварийных ситуациях единственным средством, страхующим от грубых ошибок персонала и вероятного возникновения цепных реакций при сверхвысоких концентрациях в растворах делящегося плутония.

«За химию несут ответственность в первую очередь риановцы, — думал Курчатов, — а вот за самопроизвольную цепную реакцию в растворе, да еще со взрывом (не дай Бог!) придется отвечать мне».

Успешное практическое решение этой задачи — организации радиометрической лаборатории на заводе «Б» — Курчатов связывал с именем ученого, которого знал лично и которому всемерно доверял…

Дмитрий Евлампиевич Стельмахович после окончания Ленинградского политехнического института долгое время работал у Хлопина в РИАНе. Здесь же защитил кандидатскую диссертацию.

В 1947 году его направили в Москву на секретную установку «У-5» в НИИ-9 для разработки и опробования на практике радиометрической методики определения концентрации плутония в растворах. Техническое оснащение установки было слабым, по мнению Стельмаховича, а ионизационная камера «МК», с помощью которой производилась регистрация альфа-активности растворов, — весьма несовершенной. Тем не менее, методика была разработана и опробована лично Курчатовым, который при посещении института сам сделал несколько пробных измерений. Игорь Васильевич в ходе заключительной беседы высказал соображение о необходимости дальнейшего усовершенствования методики. Впрочем, модернизации требовали и многие другие узлы, и приборное оснащение установки в целом.