Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы - Олег Фейгин

Очень долго патентное описание «харьковской бомбы» было спрятано в специальных архивах, но сейчас оно, как и его авторы, широко известно. Это были руководитель высоковольтной лаборатории УФТИ 37-летний Фридрих Ланге, научный сотрудник 28-летний Владимир Шпинель и 26-летний инженер Виктор Маслов.

Еще летом 1940 года последний опубликовал в ведомственном сборнике трудов УФТИ тематический обзор по возможностям использования внутриядерной энергии, в котором утверждал, что «создание атомного боезапаса в значительной степени становится технической проблемой». При этом Маслов выделял две главные проблемы: производство достаточного количества изотопа урана-235 для изготовления сердцевины атомной бомбы и разработку инженерной схемы для комплектации критической массы в момент подрыва боезапаса. Приблизительно в это же время бывший сотрудник УФТИ австро-немецкий физик Фридрих (Фриц) Хоутерманс, депортированный в Германию по «делу УФТИ», представил Вермахту проект плутониевой бомбы. Существуют веские основания считать, что этот проект каким-то образом был тесно связан с конструированием харьковскими физиками первых образцов ядерных боеприпасов. К слову сказать, первым в мире заговорил о создании водородной бомбы в конце 40-х годов прошлого века сержант Советской Армии Олег Лаврентьев, до самой своей кончины в 2011 году работавший в ХФТИ (ранее – УФТИ).

После подачи своей заявки харьковские изобретатели долгое время не оставляли идею воплотить свое принципиальное инженерное решение в реальную атомную бомбу. Однако они попали в «заколдованный бюрократический круг», когда для открытия соответствующей научно-исследовательской темы требовались реальные патентные материалы, а для получения авторских свидетельств нужно было представить реальные опытные данные. Таким образом в отдел изобретательства Народного комиссариата обороны пришли заявки сотрудников института на конструкцию атомной бомбы и методы наработки урана-235: В. Маслова и В. Шпинеля «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества»; Ф. Ланге, В. Маслова, В. Шпинеля «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга»; Ф. Ланге, В. Маслова «Термоциркуляционная центрифуга».

Нужно заметить, что в предложениях харьковчан были свои недостатки, однако они первыми решили использовать обычную взрывчатку как запал для создания критической массы и инициирования цепной реакции. В дальнейшем все ядерные бомбы подрывались именно таким образом. А предложенный ими центробежный способ разделения изотопов и сейчас является основой промышленного разделения изотопов урана.

Однако, как это часто бывает с инженерными идеями, опережающими свое время, заявочные материалы харьковчан «пошли гулять по бюрократическим инстанциям»: из отдела изобретательства – в Управление военно-химической защиты НКО, а также в Научно-исследовательский химический институт Рабоче-крестьянской Красной Армии, потом – опять в управление, а затем – в Радиевый институт Академии наук СССР. Его директор академик В. Хлопин и сделал заключение, которое стало решающим: «…она (заявка) не имеет под собой реального основания. Кроме этого, в ней и по сути много фантастического… Даже если бы и удалось реализовать цепную реакцию, то энергию, которая выделится, лучше использовать для приведения в действие двигателей, например, самолетов»[18]. Харьковчане не могли примириться с негативными отзывами: Маслов в феврале 1941 года обратился с личным письмом к наркому обороны СССР маршалу С. Тимошенко, но тот отправил письмо к тем же самым экспертам, которые так и не смогли оценить изобретение харьковских ученых.

С началом Великой Отечественной войны Виктор Маслов, несмотря на бронь, ушел на фронт добровольцем и погиб, защищая родной Харьков. Владимир Шпинель и Фридрих Ланге эвакуировались с УФТИ в Алма-Ату, где занялись иной научной проблематикой. Об уникальных заявочных материалах вспомнили только после трагедии Хиросимы и Нагасаки. В 1946 году отдел изобретательства Красной Армии зарегистрировал не подлежащее опубликованию авторское свидетельство под названием «Атомная бомба или другие боеприпасы» за № 6358с, а также два других предложения харьковчан.

Между тем ценность материалов патентной заявки сотрудников УФТИ просто трудно переоценить. Впрочем, удивляться недальновидности чиновников и академических ученых того времени не приходится, ведь прошло всего несколько лет (авторская разработка атомной бомбы в УФТИ началась в середине 30-х годов) со времени экскурсии Сталина по залам Московского политехнического музея, во время которой на вопрос вождя и учителя «В чем же ценность расщепления атома харьковскими физиками?» экскурсовод – профессор физики из МГУ не нашел лучшего ответа, чем сослаться на прецедент открытия электрона, который тоже вначале не обещал каких-либо зримых практических результатов. Известно, что Сталин остался крайне недоволен таким ответом.

Несомненно, что если бы к заявочным материалам харьковских ученых отнеслись с должным вниманием и предоставили им хотя бы часть тех возможностей, которые впоследствии имел атомный проект Курчатова – Берии, то вся мировая история пошла бы несколько иным путем. Ведь в этих пионерских работах замечательных харьковских новаторов была впервые предложена вполне реальная схема подрыва ядерного боезапаса с использованием обычной взрывчатки. По идее харьковских ученых сила взрывной волны пироксилиновой взрывчатки должна была сжать высокообогащенную урановую смесь и тем самым, преодолев порог критической массы, инициировать цепную ядерную реакцию. Кроме того, заявляемые способы центробежного разделения и обогащения смеси изотопов урана могли бы иметь важное промышленное значение.

Для того чтобы понять колоссальное значение изобретения сотрудников УФТИ, достаточно просто вчитаться в строчки пояснительной записки, входящей в заявочные материалы по теме «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества»:

Как известно, согласно последним данным физики, в достаточно больших количествах урана (именно в том случае, когда размеры уранового блока значительно больше свободного пробега в нем нейтронов) может произойти взрыв колоссальной разрушительной силы. Это связано с чрезвычайно большой скоростью развития в уране цепной реакции распада его ядер и с громадным количеством выделяющейся при этом энергии (она в миллион раз больше энергии, выделяющейся при химических реакциях обычных взрывов)…

Нижеследующим показывается, что осуществить взрыв в уране возможно, и указывается, каким способом… Проблема создания взрыва в уране сводится к получению за короткий промежуток времени массы урана в количестве, значительно большем критического…

В качестве примера осуществления такого принципа может служить следующая конструкция. Урановая бомба может представлять собой сферу, разделенную внутри на пирамидальные сектора, вершинами для которых служит центр сферы и основаниями – ее поверхность. Эти сектора-камеры могут вмещать в себе количество урана только немногим меньше критического. Стенки камер должны быть полыми и содержать воду либо какое-нибудь другое водосодержащее вещество (например, парафин и т. д.). Поверхность стенок должна быть покрыта взрывчатым веществом, содержащим кадмий, ртуть или бор, то есть элементы, сильно поглощающие замедленные водяным слоем нейтроны (например, ацетиленит кадмия). Наличие этих веществ даже в небольшом количестве вместе с водяным слоем сделает совершенно невозможным проникновение нейтронов из одних камер в другие и возникновение вследствие этого цепной реакции в сфере. В желаемый момент при помощи какого-нибудь механизма в центре сферы может быть произведен взрыв промежуточных слоев.

В отношении уранового взрыва, помимо его колоссальной разрушительной силы (построение урановой бомбы, достаточной для разрушения таких городов, как Лондон или Берлин, очевидно, не явится проблемой), необходимо отметить еще одну чрезвычайно важную особенность. Продуктами взрыва урановой бомбы являются радиоактивные вещества. Последние обладают отравляющими свойствами в тысячи раз более сильной степени, чем самые сильные яды (а потому – и обычные отравляющие вещества). Поэтому, принимая во внимание, что они после взрыва некоторое время существуют в газообразном состоянии и разлетаются на колоссальную площадь, сохраняя свои свойства в течение сравнительно долгого времени (порядка часов, а некоторые из них даже дней и недель), трудно сказать, какая из особенностей (колоссальная разрушающая сила или же отравляющие свойства) урановых взрывов наиболее привлекательна в военном отношении»[19].

В то же время известно, что к группе харьковских энтузиастов, разрабатывавших атомное оружие, с самого начала тесно примыкал, вплоть до своего ареста, Фриц Хоутерманс. Его история заслуживает более подробного описания. В 1933 году, после прихода к власти нацистов, он эмигрировал из Германии в Советский Союз. После своего ареста и стандартных обвинений в шпионской и контрреволюционной деятельности Хоутерманс попал в концлагерь. После оккупации Польши в 1939 году его депортировали в Германию, где он тут же попал в казематы гестапо. Однако после краткого заключения его направили в ядерную лабораторию профессора Макса фон Лауэ, для которого ученый стал настоящей находкой.