Атомная энергия для военных целей - Генри Смит

11.39. Кроме уже действовавшей опытной установки в Морской исследовательской лаборатории, строилась установка больших размеров на Морской верфи в Филадельфии. Сотрудничество флота сделало доступными для Манхэттенского Округа как работы Абельсона, так и проекты завода. Было решено построить термодиффузионный завод в Клинтоне (используя пар от теплосиловой станции, построенной для завода газовой диффузии) и использовать продукцию термодиффузионных установок в качестве сырья для электромагнитных разделений.

11.40. Этот новый термодиффузионный завод был построен в удивительно короткий срок, в течение конца лета 1944 г. Его работа, несмотря на некоторые недостатки, привела к значительному увеличению продукции электромагнитного завода. Это также стимулировало работу над проблемой извлечения урана. Будущее термодиффузионного завода неопределенно. Работа завода газовой диффузии создает перебои в подаче достаточного количества пара для термодиффузионного разделения. В то же время завод газовой диффузии сам является потребителем продукции термодиффузионного завода.

11.41. Хотя научные и технические задачи, с которыми столкнулись группы в Беркли, были, пожалуй, не так разнообразны и многочисленны, как задачи, встретившиеся в Чикаго и Колумбии, все же их было достаточно много. Много проблем возникло также при проектировании электросилового хозяйства, схем управления, магнитов, изоляторов, вакуумных насосов, камер, коллекторов и источников. Многие детали оборудования приходилось конструировать на основании схематических эскизов и пускать преждевременно в массовое производство.

СОВРЕМЕННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

11.42. Завод электромагнитного разделения развил производство в большом масштабе в течение зимы 1944–1945 г. и производил U-235 достаточной чистоты для применения в атомных бомбах. Его производительность непрерывно повышалась. Исследовательская работа продолжается, хотя и в уменьшенном масштабе.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ

11.43. В первые дни работы над проектом по урану электромагнитный метод разделения изотопов был отвергнут, главным образом, из-за предполагавшегося влияния объемного заряда. Осенью 1941 г. вопрос был поднят снова; эксперименты в Беркли показали, что вредное влияние объемного заряда можно в значительной степени уменьшить. В связи с этим была предпринята широкая разработка применения электромагнитного метода.

11.44. Из различных вариантов электромагнитного метода основное внимание заслужил калютрон (разработанный в Беркли). Кроме того, подверглись изучению две другие новые схемы, — одна в Беркли, другая в Принстоне. Калютронный разделитель изотопов состоит из источника ионов, испускающего под действием электрического поля пучок ионов урана, ускоряющей системы, в которой ионы приобретают большие скорости, магнитного поля, в котором ионы движутся по полуокружностям с радиусами, зависящими от массы ионов, к приемной системы. Основными проблемами здесь явились: источник ионов, ускоряющая система, угол раскрытия ионного пучка, объемный заряд и использование магнитного поля. Основными преимуществами калютрона были: большой коэффициент разделения, малая загрузка, короткий пусковой период и гибкость в работе. К осени 1942 г. достигнутые результаты позволили утвердить проект постройки завода, и годом позднее первые заводские установки в Клинтоне были готовы для испытания.

11.45. Исследования и техническая разработка калютрона были выполнены, главным образом, в лаборатории излучения Калифорнийского университета под руководством Лоуренса. Фирмы Вестингауз, Дженерал Электрик и Аллис-Чалмерс изготовили большинство частей, фирма Стоун и Вебстер строила завод, а фирма Тенесси Истмен эксплоатировала его.

11.46. Так как завод для разделения с помощью калютрона состоит из большого количества в значительной степени независимых аггрегатов одного и того же типа, было возможно вводить важные улучшения даже после начала работы завода.

11.47. Летом 1944 г. при Механическом заводе в Клинтоне был построен термодиффузионный завод, который должен был вырабатывать обогащенное сырье для электромагнитных разделителей и, тем самым, повысить их производительность. Проектирование термодиффузионного завода основывалось на результатах исследований, проведенных в Морской исследовательской лаборатории, и на работе опытной установки, построенной Военно-морским министерством на верфи Филадельфии.

11.48. Хотя исследовательская работа с калютроном была начата позднее, чем с центрифугами и диффузионными установками, завод, использующий установки типа калютрона, первый стал производить в больших количествах разделенные изотопы урана.

Глава XII. Работа над атомной бомбой

ПЛАН ГЛАВЫ

12.1. Общая цель работы, описанной в предыдущих главах — исследовать возможность создания атомных бомб и производства концентрированных, способных испытывать деление материалов, требующихся для таких бомб. В настоящей главе будет описана последняя стадия работы — техническая разработка в Лос-Аламосе самой атомной бомбы. Как и в других частях Проекта, здесь должны быть рассмотрены две фазы: организация дела и собственно научно-техническая работа. Организация будет описана кратко, остальная же часть главы посвящена научным и техническим проблемам. Естественно, что соображения секретности не допускают обсуждения многих из наиболее важных фаз этой работы.

ИСТОРИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ

12.2. Проект реорганизации, имевшей место в начале 1942 г., и последующая постепенная передача дела, находившегося в ведении ОСРД, Манхэттенскому Округу были описаны в главе V. Напомним, что изучение физики атомной бомбы сперва входило в обязанности Металлургической лаборатории в Чикаго. Некоторые предварительные исследования были проделаны в 1941 г. В начале 1942 г. Г. Брейт организовал в нескольких лабораториях (см. 6.38) работу по экспериментальному исследованию вопросов, Которые должны были быть разрешены еще до получения каких-либо результатов в области конструирования бомбы. Как уже Упоминалось в главе VI, профессор Калифорнийского университета И.Р. Оппенгеймер собрал летом 1942 г. группу для дальнейших теоретических исследований, а также взял на себя согласование экспериментальных работ. Официально эта группа числилась при Металлургической лаборатории, но теоретическая группа большую часть работы провела в Калифорнийском университете. К концу лета 1942 г., когда руководство всем Проектом принял на себя генерал Л.Р. Гроувз, было решено значительно расширить работу и как можно скорее построить отдельную лабораторию.

12.3. При выборе участка для лаборатории атомных бомб на первом месте стояли соображения секретности и безопасности для населения. Поэтому решено было строить лабораторию в уединенном месте и отрезать всякую излишнюю связь с внешним миром.

12.4. К ноябрю 1942 г. место постройки было выбрано в Лос-Аламосе (Нью-Мексико). Оно было расположено на плато, приблизительно в 30 милях от Санта-Фе. Преимуществом этого места было наличие значительной площади для производства испытаний, но вначале единственными сооружениями на участке было несколько строений, когда-то представлявших собой небольшую школу. Не было ни лаборатории, ни библиотеки, ни мастерской, ни соответствующего силового хозяйства. Единственным средством связи с внешним миром служила извилистая горная дорога. Преодоление всех трудностей, связанных с местными условиями, было в значительной степени результатом напряженной работы научного и военного персонала.

12.5. Директором лаборатории с самого начала стал И.Р. Оппенгеймер. Он прибыл на участок в марте 1943 г. и вскоре к нему присоединились группы и отдельные работники Принстонского, Чикагского, Калифорнийского, Висконсинского и Миннезотского университетов и других мест. Пользуясь энергичной поддержкой генерала Гроувза, Дж. Конанта и других, Оппенгеймер продолжал объединять вокруг себя виднейших ученых, так что конец 1944 г. застал необычайную плеяду светил ученого мира, собранных на плато в Нью-Мексико. Комплектование младшего научного и технического персонала оказалось делом более трудным, так как для таких лиц неудобства места работы не всегда уравновешивались сознанием величия целя. Использование специального инженерного отряда значительно улучшило положение.

12.6. Естественно, что задача собирания необходимой аппаратуры, машин и оборудования оказалась огромной. Три грузовика с аппаратурой из Принстона удовлетворили часть наиболее острых потребностей. Вскоре прибыли циклотрон из Гарварда, два генератора Ван-де-Граафа из Висконсина и высоковольтная установка Кокрофта-Уолтона из Иллинойса. В качестве иллюстрации быстроты, с которой была создана лаборатория, мы можем отметить, что нижний полюс электромагнита циклотрона был установлен 14 апреля 1943 г., а в начале июля уже проводился первый эксперимент. Приобреталось множество других приборов, были выстроены вспомогательные лаборатории, и в настоящее время эта лаборатория является, по всей вероятности, лучшей в мире по своему оборудованию физической лабораторией.