Юрий Корякин - Биография атома

Ядро урана-235 немного, всего лишь на три единицы, легче атомного веса ядра урана-238. Легче — значит, немного подвижнее. И если какое-либо газообразное химическое соединение урана пропускать через пористую перегородку, то молекулы этого газообразного химического соединения будут по-разному себя вести. Молекулы, в состав которых входит легкий изотоп урана, более подвижны, и они быстрее пройдут через перегородку. Тогда на одной стороне перегородки количество ядер легкого изотопа урана в смеси изотопов уже станет не в 140, а, скажем, в 139,5 раза меньше. Другими словами, смесь изотопов урана немного обогатилась ураном-235. Если полученную смесь еще раз пропустить через перегородку, то количество легких ядер станет еще больше. Повторяя этот процесс несколько тысяч раз, можно получить чистый изотоп — уран-235. Остается только выделить такой уран в чистом виде из газообразного химического соединения, и делящийся материал для бомбы готов.

Таков один путь получения делящегося материала. А другой путь? Он заключается в получении делящегося материала — плутония — в результате осуществления замедленной цепной реакции в специальном устройстве, называемом ядерным реактором. Этот путь, выбранный Энрико Ферми, и был вторым направлением работ грандиозного Манхеттенского проекта.

В конце 1941 г. жители Чикаго, проживавшие рядом с футбольным стадионом, могли наблюдать необычное оживление, царившее на территории стадиона. К массивным воротам, ведущим к западным трибунам, один за другим подкатывали грузовики с грузом, тщательно укрытым от постороннего взгляда. Многочисленная охрана,

Первый реактор, построенный Энрико Ферми.

выставленная вокруг стадиона, не разрешала даже приблизиться к его ограде. По всему было видно, что за оградой стадиона ведется какая-то таинственная работа. Об этой работе, проводимой в строжайшей тайне, знали очень немногие. На территории стадиона, под западными трибунами, в помещении теннисного корта Энрико Ферми вместе с группой ученых готовил необычный и опаснейший эксперимент — осуществление первой в мире контролируемой цепной реакции деления ядер урана.

В ящиках, которые привозили грузовики, лежали тщательно упакованные бруски какого-то черного материала. Это был графит, тот самый графит, из которого делают грифели для карандашей. Груда пустых ящиков из-под графита росла, и вместе с ней росло необычайное сооружение на площадке теннисного корта. Это был огромный черный куб с длиной граней несколько метров.

Сооружение из графитовых кирпичей назвали «пайл» (по-русски — «груда», «куча»). Действительно, это была

Сборка графитовой кладки первого реактора, сооруженного Энрико Ферми (1942 г.).

груда, куча сложенных в определенном порядке графитовых кирпичей. В Советском Союзе сооружение такого рода стали называть также «котлом». Слово «котел» хорошо отражает сущность работы этого сооружения. Это действительно котел, в котором «варится» ядерный «суп». В котле в результате сложных ядерных превращений получается новый делящийся элемент — плутоний.

В графитовых кирпичах были высверлены отверстия на строго определенном расстоянии одно от другого, куда помещались бруски урана. Таким образом, графитовый куб был, как батон с изюмом, начинен небольшими брусками урана. И, наконец, еще одна деталь. Сверху вниз через всю графитовую кладку проходило несколько каналов — всего несколько штук. В каналах располагались стержни, сделанные из кадмия.

Вот и все. Не правда ли, простое сооружение для осуществления цепной реакции? Но скольким поколениям ученых пришлось трудиться для того, чтобы своими открытиями подготовить возможность создания вот такого, в сущности, совсем несложного сооружения, которое выросло под трибунами чикагского стадиона к концу 1942 г.

Ученые-эмигранты спешили. В Европе, Африке, Азии бушевала война. Гитлеровские армии рвались к Сталинграду, японские армии оккупировали многие страны восточной Азии. 1942 год был годом наибольших успехов германо-итальянско-японской военщины. Нельзя было терять ни минуты. Работы по сооружению первого в мире ядерного реактора велись день и ночь.

Наконец наступило 2 декабря 1942 г. В ночь на это число ученые под руководством Ферми работали, не отдыхая ни одной минуты. Все устали. Однако, когда подошло время завтрака, никто не решился напомнить об этом: слишком велико было нетерпение увидеть результаты своего напряженного труда.

Но нужна была разрядка. Очень опасен и ответствен эксперимент, который будет произведен днем. И хотя в который раз проверены расчеты, говорившие, что цепная реакция в котле будет замедленной, что она не будет носить взрывного характера, на душе у Энрико Ферми было неспокойно. А вдруг ошибка в расчетах? Тогда случится непоправимое. Стадион расположен в самом центре города. Сотни тысяч людей живут в непосредственной близости к стадиону. Цепная реакция, вышедшая из-под контроля ученых, уничтожит город с многомиллионным населением! Нет, нельзя злоупотреблять энтузиазмом ученых. Нужно дать людям отдохнуть, еще и еще раз все взвесить и обдумать. Осторожность и еще раз осторожность. И Ферми произносит свою знаменитую фразу: «Идемте-ка завтракать!»

Наконец все снова заняли свои места. Ферми, как адмирал, командовал с самого высокого места. Его так и прозвали «адмиралом». Кадмиевые стержни начали медленно, очень медленно извлекать из котла. И все следили за приборами. Вот извлечены уже все стержни, кроме одного. Приборы пока ничего не показывают. Напряжение нарастало. Начали извлечение последнего стержня. Взгляды всех прикованы к приборам. Еще дюйм, еще. И вдруг чуть заметно дрогнула стрелка прибора. Послышалось щелканье счетчиков. Еще немного поднят стержень. Стрелки приборов отклонились сильнее, счетчики нейтронов защелкали часто и быстро. Теперь звук их работы напоминал непрерывную пулеметную очередь. Последний из стержней поднят еще немного. Счетчики нейтронов защелкали, как одержимые. Они словно захлебывались от огромного количества нейтронов, они не успевали их считать! Цепная реакция началась. Счастливые и возбужденные участники этого эксперимента поздравляли друг друга.

Один из помощников Энрико Ферми подходит к телефону и сообщает начальству о результатах заранее условленной фразой: «Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света!» Это означало, что Ферми, итальянский эмигрант, бежавший от фашистов, добился своего. Он осуществил первую в мире цепную реакцию деления ядер урана. Это случилось в 15 часов 30 минут 2 декабря 1942 г.