Тим Скоренко - Изобретено в СССР

Множество учёных – как американцев, так и эмигрантов из Европы – были задействованы в работе по созданию ядерного источника энергии. Так начинался знаменитый Манхэттенский проект, имевший целью создание ядерной бомбы. Во многих источниках написано, что «Чикагская поленница», Chicago Pile-1, первый в истории искусственный ядерный реактор, был непосредственной частью военного проекта, но на этот счёт есть разные мнения. Проанализировав ряд источников, я сделал вывод, что исследования, проведённые ядерщиками в ходе создания «Поленницы», легли в основу работ в Лос-Аламосе, но не являлись их официальным началом. Манхэттенский проект официально стартовал уже после запуска Chicago Pile-1.

Во всём этом была замешана и политика. На ядерную программу требовались огромные средства, а правительство не очень торопилось их выделять. В итоге Силард уговорил своего друга Альберта Эйнштейна, мирно жившего в Принстоне, подписать знаменитое письмо Рузвельту, в котором учёные высказывали опасения насчёт того, что немцы уже начали разрабатывать ядерное оружие, и настаивали на необходимости аналогичного проекта в США. Изначально предполагалось, что письмо доставит знаменитый пилот Чарльз Линдберг, вхожий к президенту, но в последний момент Силард услышал по радио выступление Линдберга в поддержку политики нацистской Германии (а тот вообще был солидарен с Гитлером по многим вопросам) и решил доверить письмо другому человеку. Так или иначе письмо добралось и действительно подтолкнуло Рузвельта к тому, чтобы начать финансирование американской ядерной программы. В рамках этой программы и был создан первый в истории ядерный реактор.

Реактор для контролируемой цепной ядерной реакции разрабатывали в металлургической лаборатории Чикагского университета с февраля 1942 года. Замечу, что этой лаборатории ранее вообще не существовало – она была создана специально для проекта, и, хотя там проводились определённые работы по металлургии плутония, название «металлургическая» использовалось в основном из соображений секретности. Над реактором работали Ферми, Силард, Герберт Лоуренс Андерсон, Вальтер Цинн, Мартин Уайтекер и Джордж Вейл, а также несколько десятков чернорабочих.

Строительство реактора началось в сентябре 1942 года под трибунами университетского стадиона Стэгг Филд. Замедлителем служили 45 000 графитовых стержней квадратного сечения (10,8 на 10,8 на 42 сантиметра) суммарной массой 360 тонн. Стержни выпиливали на обычном деревообрабатывающем станке в соседнем помещении – рабочие после смены выглядели как шахтёры. В качестве топлива использовались 5,4 тонны природного металлического урана в слитках и 45 тонн прессованного оксида урана – это было обусловлено тем, что металлического урана попросту не хватало, он слишком дорого стоил. Никакой системы охлаждения или защиты от излучения реактор не предусматривал. Название «Чикагская поленница» он получил именно из-за графитовых «поленьев». Замечу, что это была не первая попытка построить реактор – Ферми с командой ещё в 1941 году изготовил аж две опытные «поленницы», но обе без какого-либо результата.

Реактор представлял собой большую конструкцию из послойно уложенных графитовых стержней. В них имелись полости, в которых поместили 19 000 брусков оксида урана. Также в конструкции были просверлены отверстия для регулирующих стержней, чтобы с их помощью управлять реакцией: стержни делались из дерева, и на них крепились кадмиевые пластины. Кадмий – отличный поглотитель нейтронов, и стержни, опускаясь на глубину определённого слоя, поглощали часть нейтронов, тормозили реакцию и не позволяли ей переходить в цепную.

2 декабря 1942 года в 9 часов 54 минуты Вальтер Цинн извлёк аварийный защитный стержень, и реакция пошла. Постепенно извлекались всё новые стержни, и к 15:25 состояние реактора подошло к критическому – цепная реакция началась. Реактор проработал всего 4,5 минуты, с очень низким коэффициентом воспроизводства нейтронов – всего 1,0006, то есть на каждый медленный нейтрон, попавший в ядро урана, приходилось 1,0006 выбитых быстрых нейтронов, но начало было положено. Человек впервые в истории осуществил управляемую цепную ядерную реакцию.

Впоследствии CP-1 запускался ещё несколько раз, а в феврале 1943 года его разобрали. Его название дало начало целой серии опытных реакторов, последний из которых, CP-5, был построен в Аргоннской национальной лаборатории в 1954 году и функционировал до 1979-го.

Наверное, вы спросите: а где же советские учёные? Когда уже начнётся наша история? Я вам отвечу: прямо сейчас она и начнётся.

Как уже говорилось, до войны США были одним из дружественных СССР государств. Сотрудничество началось даже до того, как Соединённые Штаты признали Советский Союз и открыли посольство в Москве (это случилось в 1933 году), и советские учёные в 1920–1930-е годы имели доступ к международной научной информации и даже ездили в рабочие командировки в США и Европу.

Центром изучения ядерной энергии в СССР был Радиевый институт в Ленинграде, созданный в 1922 году по инициативе Владимира Вернадского. Вернадский возглавлял его до 1939-го, причём, что интересно, с 1922-го по 1926-й Вернадский был в творческой командировке в Париже, где работал, в частности, в Институте Кюри. Исследования велись в ленинградском и харьковском физтехах, в Институте химической физики в Москве и т. д., проводились даже Всесоюзные конференции АН СССР по ядерной физике. Ситуация в нашей стране была аналогична общемировой: учёные ставили эксперименты, обменивались результатами и данными. Например, расщепление ядра лития в СССР провели на базе Украинского физико-технического института (в Харькове) в октябре 1932 года – практически одновременно с британцами Кокрофтом и Уолтоном, причём независимо от них. Стоит заметить, что руководитель этого эксперимента Александр Лейпунский был арестован в 1937 году «за шпионаж» и чудом избежал лагерей – его отбило руководство АН СССР. Пятерых сотрудников института расстреляли (эти события получили название «дело УФТИ»).

А в 1940 году сотрудники УФТИ Фридрих Ланге, Владимир Шпинель и Виктор Маслов представили первый советский проект атомной бомбы. В принципе, идея была ровно та же, что и у американцев: в качестве делящегося элемента использовался обогащённый уран-235. Проект представлял собой три заявки на получение авторских свидетельств: «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества», «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга» и «Термоциркуляционная центрифуга». Но с проектом произошёл казус: заявку на получение авторского свидетельства не приняли из-за… отсутствия экспериментальных подтверждений! В общем-то история показала, что отказ был к лучшему – неизвестно, что случилось бы, имей СССР ядерную бомбу до начала войны.