Баранов Владимирович - Сражения, изменившие ход истории 1945-2004

Энергию человечество любило и любит, все время озабоченное вопросом, как избавиться от проклятия, связанного с необходимостью трудиться в поте лица ради насущного хлеба. Суть прогресса в науке как раз и сводится к поиску путей минимизации пота при увеличении количества хлеба. А для этого нужна энергия, лучше чужая. Потомки Адама желают, чтобы за них трудилось нечто, а им оставалось бы лишь потреблять. Очень человеческое желание, священное и неистребимое. Шествующие в авангарде этой борьбы физики возликовали. От перспективы демонтажа атома польза ожидалась большая. Атом — штука маленькая, зато их много. Как начнут отдавать энергию, так и заработает принцип «с миру по нитке — голому рубашка». Потому над расщеплением ядер бились лучшие умы. Однако оказалось, что разбивать атомы — дело трудоемкое. И физики, будучи все же людьми, решили переложить эту работу на сами атомы, чтобы сами дробились, отдавая энергию. В этом направлении и начались поиски.

Как работает атом.В 1938 г. в Германии отыскали атом, готовый к сотрудничеству с физиками. Им оказалось атомное ядро урана, пребывающее в состоянии неустойчивости. Частицы этого вещества стремились к саморазрушению. Время от времени по известной только им причине урановые ядра самораспадались на две половинки. При этом 2–3 нейтрона срывались со своих орбит и «бегом бежали» из опостылевшей развалившейся системы. На бегу, скорость которого определялась в 10000 км/сек., нейтроны невежливо толкали соседние атомы. Зацепленные лопались, должно быть от возмущения, в свою очередь отпуская на свободу новых беглецов. В результате гибель одного ядра провоцировала смерть 2–3 других и так далее. Явление получило название «цепная ядерная реакция». Для ученых главным следствием возмущения в среде атомов урана было то, что оно способствовало выделению огромных масс тепловой энергии.

В свете подобного открытия рисовалась возможность превращать тепло в любую другую энергию. Для этого оставалось лишь научиться провоцировать процесс и управлять им. Как всегда, мелкие доработки оказались наиболее сложной частью работы, растянувшейся на шесть напряженных лет. Годы в аккурат совпали со Второй мировой войной.

Париж: законодатель атомной моды.Оснований предполагать, что не будь войны, атомная энергия служила бы исключительно благим целям, нет никаких. Обязательно нашлись бы люди, предложившие использовать открытое явление для уничтожения себе подобных. Так что война не исказила направление работ, а лишь ускорила изучение военного аспекта открывающихся возможностей. Как любое горючее, уран можно было сжигать медленно, нагревая пар, приводящий в движение лопатки турбин или поршень паровой машины, а можно быстро — ради получения избытка тепла. Мгновенный выход тепловой энергии в просторечье именуется взрывом. Это уже по части политиков и генералов. Прошлый век тем и отличался от предшествующих, что научные достижения быстро становились достоянием всего общества, в том числе и начальства, возросший образовательный уровень коего позволял, не разбираясь в тонкостях дела, уловить практическую пользу открытий. Трудно сказать, в какой из стран политики первыми заинтересовались атомными исследованиями, так как в XX в. все важные решения начали маскировать тщательнее, чем когда-либо ранее. Но достоверно известно, что инициатором целевой поддержки физиков-ядерщиков стало правительство Франции. Именно в Париже нашли деньги на финансирование анализа возможностей военного применения открытия.

Следующим шагом стали работы по выявлению способности иных государств создать атомную «взрывчатку». К исследовательским программам подключился самый гибкий инструмент государства — разведывательные службы.

Поиски ученых Германии.В первую очередь французов беспокоила сопредельная гитлеровская Германия. Специалисты Второго бюро начали консультации с ведущими учеными Коллеж де Франс. Круг вопросов, заданный заведующему кафедрой ядерной химии Ж. Кюри, был широк. Его и ассистентов просили оценить состояние немецкой науки в сфере ядерных исследований. Оптимизма ответ не внушал. Кюри признал, что, несмотря на отток ученых из Рейха, вызванный животным расизмом гитлеровцев, оставшихся «арийских мозгов» вполне хватит для решения проблемы создания бомбы. Однако он успокоил «рыцарей кинжалов и плащей», упомянув, что, несмотря на технологическую возможность разработки бомбы, немцам, очевидно, не хватает сырья.

Офицерам разведки пришлось вникать в технические подробности, сводившиеся к следующему. Для создания «взрывчатки» в первую очередь нужно много урана. Причем, его должно быть очень много, поскольку цепную реакцию можно возбудить не во всяком атоме этого вещества. Обычный уран-238 для этой цели годится лишь после соответствующей переделки. В его массе следует выловить немногочисленные сегменты разрушения. По природе неустойчивыми являются особые атомы урана. У уранового изотопа-разрушителя слегка отличная атомная структура с меньшим числом нейтронов. Это тот же уран (U), но в его атоме не хватает трех частиц, поэтому он легче и обозначается U-235. Чтобы отделить радиоактивные изотопы от массы бесполезного для военных целей урана нужно перелопатить огромные массы этого вещества, причем сложнейшими способами.

Проблема сырья.Способов немцы знали несколько, но сырого урана для переработки до поры не имели. На заре атомной эпохи уран в ограниченных дозах, нужных химии, добывался лишь в двух местах земного шара. Богатое месторождение разрабатывалось в Бельгийском Конго на африканском континенте, в Европе уран брали близ чешского местечка Яхимов, где руда была относительно бедна. Насчет чешских рудников беспокоиться не следовало. При технологиях того времени наскрести на бомбу в Яхимове было невозможно.

Второй проблемой для гитлеровцев являлось отсутствие так называемых «замедлителей». Для получения взрывчатки уран следовало погрузить в реактор, тогда его называли атомным котлом, где атомы 235-го могли расщепляться «в свое удовольствие», обогащая своими частицами пассивные ядра U-238. В итоге получался новый элемент, названный впоследствии плутонием. Он отлично подходил на роль взрывчатки. Причем создать плутоний было несравнимо проще, нежели выделить из 140 ядер обычного урана единственный активный 235-й атом. Но вот беда, протекающими в реакторе процессами нужно управлять. Если частицам дать волю, они переколют все ядра, и реактор рванет мощно и вредоносно. Следовательно, нейтроны нужно при необходимости затормаживать.

В поисках замедлителя.Для этого годятся графит или тяжелая вода. Шустрые нейтроны вязнут в их атомной структуре, как человек, бегущий по пояс в воде, и теряют скорость. Это позволяет избежать катастрофы. Кроме того, медленными нейтронами проще крушить урановые ядра, подобно тому, как стекло проще разбить вдребезги мячиком, а не стремительной пулей, пробивающей в окошке лишь аккуратную дыру. Тяжелая вода встречается в природе еще реже, чем урановый изотоп, ее не более 1 литра на 7 тонн обычной, и это хорошо. Возможна переработка обычной Н2O в тяжелую, но для этого потребны огромные энергетические мощности. Для выделки сверхчистого графита электричества нужно еще больше. Чтобы произвести любой из замедлителей немцам предстояло отключить от энергосистемы массу предприятий, дабы сэкономить киловатты на переделку воды. Что было абсолютно невозможно, особенно учитывая, что основу германской энергетики составляли тепловые электростанции, продукция которых была очень дорогой.