Николай Карпан - Чернобыль. Месть мирного атома

В 1938 году группа молодых итальянских физиков, возглавляемых Энрико Ферми, в качестве снарядов для бомбардировки ядер урана (92-й порядковый номер в таблице Менделеева) стала использовать нейтроны. И когда они «обстреляли» нейтронами уран, то установили, что после захвата нейтрона ядро урана превращается в совершенно новый, в природе неизвестный элемент с атомным номером 93.

Далее вперед вышли немцы. Отто Ган и Фриц Штрассман уверенно фиксируют расщепление ядра урана под действием медленных нейтронов. А теоретическое объяснение явлению дают Лиза Мейтнер и Отто Фриш. Они же в очередной раз, но теперь не умозрительно, а физически доказательно, указывают на то, что деление ядер должно сопровождаться высвобождением огромных количеств энергии, и Фриш это подтверждает экспериментально [2].

Как подсчитали Лиза Мейтнер и Отто Фриш, при расщеплении одного атома урана должно выделиться энергии в 50 миллионов раз больше, чем при обычном сгорании одного атома водорода в кислороде. Фриш догадался использовать осциллограф для регистрации выделяющейся при делении ядра урана энергии, поэтому сомнения в ее мощности не было -таких всплесков на экране никогда не приходилось наблюдать ранее.

На следующий день Фриш и Мейтнер написали статью «Деление урана с помощью нейтронов - новый тип ядер ной реакции». В статье указывалось на возможность деления ядра урана, после захвата нейтрона, на два ядра других элементов. Так как после деления ядра новые элементы первоначально будут находиться в непосредственной близости друг от друга, и будут нести заряд одного знака (плюс), то последует их взаимное отталкивание с огромной кинетической энергией. И она будет в 20 миллионов раз превосходить взрывчатую силу тротила.

Итак, атом урана расщеплен. Какие это может иметь практические последствия? О том, что при ядерных превращениях выделяется значительное количество энергии, знали еще в 1919 году благодаря экспериментам Резерфорда. Однако именно Резерфорд проявлял до конца дней своих обоснованный скепсис в отношении практического использования этой энергии. По словам Эйнштейна, пытаться разбивать ядро элемента частицами, это все равно, что «стрелять птиц в темноте, к тому же если их вообще немного». Эта фраза Эйнштейна точно характеризовала реальное положение вещей при бомбардировке атома альфа-частицами. В экспериментах Резерфорда из миллиона альфа-частиц только одна попадала в ядро азота и вызывала реакцию превращения.

Но сейчас эта проблема выглядела уже по-иному. Выступая в аудитории университета имени Джорджа Вашингтона, Энрико Ферми дал понять, что по всей вероятности при расщеплении урана испускаются нейтроны. Это существенно меняло дело, поскольку при этом возможно возникновение цепной реакции, когда испускаемые при делении ядра нейтроны вызывают деление других ядер и процесс этот продолжается. Такой реакцией можно даже управлять.

Если ранее рождение открытий в исследованиях по физике атома разделялось годами, то с этого момента судьбу исследований стали решать дни, и даже часы.

С начала 1939 года новое явление изучают сразу в Англии, Франции, США и Советском Союзе. Нильс Бор и Джон Уилер в Соединенных Штатах, и Яков Ильич Френкель в СССР предлагают теорию деления ядер и почти сразу выясняется цепной характер реакции деления. Появляется понятие критической массы урана, при достижении которой начинается процесс деления (Френсис Перрен, Франция). Выясняется решающая роль изотопа урана-235, составляющего в природной урановой смеси всего 0,71% (Нильс Бор). Открывают два новых трансурановых элемента, 93-й и 94-й - нептуний и плутоний (Эдвин Макмиллан, Филипп Абельсон, Гленн Сиборг, США), и устанавливают, что плутоний так же хорошо делится под действием нейтронов, как и уран-235 (Джозеф Кеннеди, Сиборг, Эмилио Сегре, Артур Валь, США). Эти события замкнули логическую цепочку, содержащую все основные знания необходимые для управляемого извлечения энергии ядра. После осознания этого факта неизбежно возникла и стала обсуждаться идея о создании «ядерной взрывчатки».

Глава 2 ИДЕЯ АТОМНОЙ БОМБЫ

17 марта 1939 года в США перед военными выступает, с лекцией о боевом применении «атомов», Энрико Ферми, эмигрировавший из Италии Нобелевский лауреат по физике. Он рассказал о возможности создания новой, сверхмощной бомбы, о взрывах, в результате которых кратеры-воронки могут иметь в поперечнике несколько миль; о новом источнике энергии для подводных лодок, вместо дизельного двигателя и электрических аккумуляторов. И все же, наверняка не он первым из ученых высказал мысль об использовании нового вида энергии в военных целях. Кто был первым - истории неизвестно. Зато история знает, кто первым атомную бомбу запатентовал. Сделал это физик из Венгрии Лео Сциллард. Увлеченный романами фантаста Герберта Уэллса, в которых описывалось открытие атомной энергии, он был поражен прогнозом о возможном создании мощного атомного оружия (см. Г. Уэллс, роман-предупреждение "Освобожденный мир"). И, будучи в 1934 году в Лондоне, наверное «на всякий случай» запатентовал в Английском адмиралтействе атомную бериллиевую бомбу, основанную на цепной реакции деления ядра [4].

Еще одним «патентодержателем» стал француз Фредерик Жолио-Кюри, запатентовавший в 1939 году конструкцию урановой бомбы. Более того, во Франции всерьез обсуждалось предложение о проведении ее пробного взрыва в пустыне Сахара, которое было даже одобрено, в принципе [5].

В американской прессе первые заметки о возможности создания атомной бомбы стали появляться с 1940 года. К этому времени в Соединенных Штатах Америки оказалось немало видных ученых-атомщиков из Европы. Среди них были физики высокой квалификации: Лоуренс, Бете, Сиборг, Вигнер, Теллер, Оппенгеймер, Ферми, Сегрэ, Дж. Франк. Позднее к ним примкнул и Нильс Бор, который в 1943 году приехал в США из Дании. В большинстве своем это были физики еврейского происхождения (Отто Сциллард, Альберт Эйнштейн, Отто Фриш и др.), либо имевшие, как Энрико Ферми, жен еврейской национальности. Под давлением обстоятельств они были вынуждены покинуть Германию или оккупированные Рейхом страны, и поэтому имели достаточно претензий к нацистам. Случилось так, что именно они -Сциллард, Вигнер, Ферми и Эйнштейн стали первыми среди ученых, кто пробудил интерес политиков к идее военного использования атомной энергии. Что касается американских физиков, то они просто не обращали внимания на военный аспект атомной науки: они еще не привыкли расценивать то или иное научное открытие с точки зрения возможности его военного применения.

Исследования, которые вели физики во время Второй мировой войны, давно уже служат ходовой темой многочисленных политических и шпионских детективов. Существование во всех воюющих странах собственных атомных проектов не являлось секретом ни для кого, кто по долгу профессии или службы был обязан об этом знать. Разработки в этой области вели Англия, Франция, Германия, СССР и даже Италия с Японией. Но ближе всего к созданию атомной бомбы, как это ни удивительно, первоначально стояли отнюдь не немцы, а французы, имевшие хорошую физическую школу, занимавшуюся изучением радиоактивных веществ еще с конца 19-го века. Это не означает, что они занимались разработкой бомбы, но у них были лучшие «стартовые позиции» по сравнению с учеными других стран. Однако направленность их работы по-прежнему не выходила за рамки мирной науки.