Атомный проект. История сверхоружия - Антон Первушин

Согласно плану, «котлу» была придана форма эллипсоида. Для эффективного использования урана нужно было располагать более чистое топливо как можно ближе к центру. Вся конструкция была заключена в деревянную раму. Исходные оценки критического размера активной зоны были завышены, поэтому в конструкции реактора предусматривалась оболочка, из которой можно было бы откачать воздух для уменьшения поглощения нейтронов. Она была изготовлена на заводе компании «Гудъер», специализирующейся на производстве оболочек аэростатов. Из-за секретности проекта назначение оболочки было сокрыто, что вызвало среди физиков массу шуток о «квадратном воздушном шаре».

Укладку каждого нового слоя «котла» начинали после анализа уже полученных результатов. В графитовых кирпичах на строго определенном расстоянии одно от другого высверливали отверстия, куда помещались бруски урана. Сверху вниз через всю графитовую кладку проходили несколько каналов. В каналах располагались бронзовые стержни, покрытые кадмием. Кадмий поглощает нейтроны, и стержни служили для них ловушкой. После укладки очередного слоя поглощающие стержни осторожно извлекались, и проводились измерения потока нейтронов. К пятидесятому слою из семидесяти пяти запланированных стало ясно, что критичность может быть достигнута даже при несколько меньших размерах активной зоны, чем предполагалось в начальных расчетах. Соответственно, количество и размеры последующих слоев были уменьшены.

1 декабря измерения показали, что размер собираемого реактора приближается к критическому. К концу дня, после укладки пятьдесят седьмого слоя, Зинн и Андерсон провели серию измерений активности и пришли к выводу, что при извлечении управляющих стержней в реакторе сможет развиться самоподдерживающаяся ядерная реакция.

Утро 2 декабря 1942 года выдалось холодным. Подмораживало, дул пронизывающий ветер. Около 10.00 Энрико Ферми приказал удалить из реактора все кадмиевые регулирующие стержни, кроме одного. Последний стержень наполовину выдвинули из реактора. Физики внимательно следили за интенсивностью нейтронов и сравнивали результаты с теми, что были спрогнозированы в лабораторных условиях. Около тридцати человек наблюдали за работой с балкона. Среди них были Лео Силард и Юджин Вигнер. Тут Ферми решил сделать перерыв и дождаться руководителей проекта. Регулирующие стержни встали на место.

Около 14.00 прибыл глава «Металлургической лаборатории» Артур Комптон с коллегами – группа наблюдателей увеличилась до сорока двух человек. Ферми распорядился повторить эксперимент, выполненный ранее, и все регулирующие стержни, кроме одного, вновь извлекли из реактора. Когда последний стержень вышел из реактора примерно на 2,5 метра, ядерная реакция стала самоподдерживающейся, а реактор – почти критическим. Ферми приказал своему помощнику Джорджу Вейлю извлечь стержень еще сантиметров на тридцать. Скорость высвобождения нейтронов стала неумолимо расти, из-за этого мерное тиканье нейтронных счетчиков начало ускоряться, пока не слилось в общий гул.

Вот как описал дальнейшие события физик Герберт Андерсон:

Мы работали в режиме высокой интенсивности, и счетчики больше не могли объективно отражать ситуацию. Снова и снова нам приходилось менять шкалу записывающего устройства, чтобы фиксировать скорость высвобождения нейтронов, которая росла все более стремительно. Вдруг Ферми поднял руку. «Реактор стал критическим», – объявил он. Никто из присутствовавших нисколько в этом не сомневался.

По чикагскому времени было 15.25. Атомному «огню» разрешили гореть 28 минут. Затем Ферми дал новый сигнал, и введением кадмиевых стержней «огонь» был погашен.

Физики праздновали победу, а Лео Силард и Энрико Ферми стояли в стороне. «Мы с ним обменялись рукопожатием, – вспоминал позднее Силард, – и я признался в своих опасениях, что этот день запомнится как один из самых мрачных дней в истории человечества».

Тем же вечером Артур Комптон позвонил Джеймсу Коненту и объявил ему:

«Представь себе, итальянский мореплаватель только что высадился в Новом Свете. Земля оказалась не столь большой, как он предполагал, в результате чего он прибыл в место назначения раньше, чем ожидалось».

«Да что ты! – сказал Конент. – А туземцы были любезными?»

«Да. Никто не пострадал, и все в восторге».

На месте проведения эксперимента ныне установлена бронзовая скульптура, созданная Генри Муром.

Фиаско Черчилля

В течение первых пяти месяцев 1942 года английские и американские физики вели свои атомные проекты параллельно, время от времени обмениваясь информацией и нанося «визиты вежливости» друг к другу. В июне союзные лидеры наконец решили, что «супербомбу» следует делать в США, опираясь на ресурсы обеих стран.

Обстоятельства, при которых было принято это важное решение, изложены Уинстоном Черчиллем в его фундаментальном труде «Вторая мировая война», в котором он описывает встречу с Франклином Рузвельтом 20 июня. Присутствовал также Гарри Гопкинс, помогавший впоследствии Черчиллю восстановить смысл исторического разговора. Черчилль свидетельствовал:

Я был твердо убежден в необходимости сразу же объединить все наши сведения и работу продолжать на равных началах, разделив ее плоды, какими бы они ни были, поровну между нами. Затем был поднят вопрос относительно того, где следовало создавать исследовательские организации. Мы были уже осведомлены о чудовищных расходах, которые надо было сделать, отвлекая ресурсы всякого рода, в том числе и умственную энергию, от остальных военных нужд. Учитывая, что Великобритания находилась в зоне бомбежек и непрерывной воздушной разведки противника, казалось невозможным построить на нашем острове огромные, бросающиеся в глаза заводы, необходимые для решения задачи. Мы представляли себе, насколько далеко продвинулся наш союзник, и, конечно, его следовало предпочесть Канаде, которая и так внесла свой важный вклад в дело снабжения ураном. Это было очень трудным решением: направить несколько сот миллионов фунтов стерлингов в проект, успех которого ни один ученый на любой стороне Атлантики не брался гарантировать. Тем не менее если бы американцы не пожелали участвовать в этом рискованном предприятии, то мы совершенно определенно должны были бы собственными силами продвигаться вперед в Канаде или, если канадское правительство будет возражать, в любой другой части империи. Однако я был очень рад, когда президент сказал, что Соединенные Штаты, по его мнению, должны это сделать. Поэтому мы приняли совместное решение и определили основу соглашения. У меня не было сомнений, что сделанное нами в Британии являлось действительным прогрессом, и именно уверенность наших ученых в конечном успехе дала президенту возможность принять это важное и роковое решение.

Однако к началу 1943 года принцип равноправного партнерства нарушился столь решительно, что даже Черчилль был вынужден протестовать. 16 февраля Гарри Гопкинс получил от него следующую телеграмму: «Я был бы очень признателен за какие-нибудь новости <…>, поскольку в настоящее время американское военное ведомство просит нас информировать его о наших экспериментах и в то же время отказывает нам в любой информации об их работах». Гопкинс в ответ попросил прислать ему копию стенограмм соответствующих переговоров или памятные записки, которые, по его словам, «выявили бы характер недоразумения».

Впрочем, не стоит приписывать возникшее «недоразумение» целиком американскому коварству. Во многом оно было обязано своим происхождением армейскому представлению о безопасности, которого придерживался генерал Лесли Гровс. Кроме того, у американцев возникали подозрения, что англичане, предоставив США расходовать колоссальные ресурсы на изготовление атомной бомбы, могли направить собственные усилия на создание ядерного реактора, с помощью которого Великобритания могла бы стать ведущей энергетической державой послевоенного мира.

Уинстон Черчилль не успокоился и обсудил возникшую проблему непосредственно с Франклином Рузвельтом сразу после завершения двухнедельной Третьей Вашингтонской конференции, состоявшейся в мае. Президент лично гарантировал британскому премьеру, что обмен информацией с «Трубными сплавами» будет возобновлен.

Тем не менее взаимные подозрения только обострились. Такое положение вещей не могло сохраняться долго. Кто-то должен был уступить. И в конечном итоге уступила Великобритания. Соглашение, подписанное Рузвельтом и Черчиллем на первой Квебекской конференции в августе 1943 года, положило конец независимости английского атомного проекта.

В соглашении не было ни слова о ранних британских работах над бомбой. Но при этом в нем отмечались большие расходы, в которые вовлекались США. В связи с этим было оговорено, что «любые послевоенные преимущества промышленного или коммерческого характера будут распределяться между Соединенными Штатами и Великобританией на условиях, изложенных президентом Соединенных Штатов премьер-министру Великобритании». Были и другие статьи соглашения: например, о том, что ни одна из сторон не использует бомбу против другой или против любой третьей без взаимного согласия. Было также решено производить обмен информацией между британскими и американскими учеными, работающими в одних и тех же областях.