Атомная бомба

О получении плутония и урана-235 для атомной бомбы в Докладе было сказано вполне определенно:

«По представлению Специального комитета в декабре 1945 года СНК СССР принято решение приступить к проектированию и строительству:

«Котла уран-графит» (завод № 817) мощностью 100 граммов плутония-239 в сутки. Срок пуска – середина 1947 года. Место сооружения – Челябинская область, в малонаселенном районе на берегу озера Кызыл-Таш.

«Диффузионного завода» (№ 813) мощность 100 граммов урана-235 в сутки. Срок окончания строительных работ – IV квартал 1946 г. Срок пуска будет определен во II квартале 1946 г. после изготовления и испытания опытных диффузионных установок и выяснения возможных сроков изготовления сложного оборудования для завода…

Большой трудностью осуществления «котлауран-графит» является производство ультрачистых материалов (1000 тонн графита и 100 тонн металлических стержней урана), техническая сложность извлечения плутония при работе котла и очищения полутония-239 от вредной примеси – плутония 240.

Наибольшей сложностью сооружения завода по диффузионному методу является конструирование и изготовление для него большого числа не изготовлявшегося у нас до сих пор специального оборудования (до 2300 специальных компрессоров и около 8000 квадратных метров специальной мелкопористой сетки с диаметром отверстия менее 2 микрон)…»

И.В. Сталин очень внимательно читал Доклад. Очень много его пометок, выделений тех или иных трудностей. Становится понятным, почему его вопросы к ученым были точны и глубоки: Сталин не имел права выглядеть дилетантом, несведущим человеком. Его работа над документами «Атомного проекта» свидетельствует, что в конце концов он довольно детально был знаком не только с ходом работ по нему, но и главными трудностями, что вставали перед учеными и конструкторами. Отсюда и его вера в успех дела, а судя по документам, он не сомневался в конечном результате.

Как защитить А-бомбу?

Создателей ядерного оружия опасности подстерегали на каждом шагу. Те материалы, с которыми они имели дело и о которых было известно так мало, непрерывно преподносили «сюрпризы». Некоторые из них могли свести на нет усилия тысяч людей всего за два-три дня…

Свой норов и «отвратительный характер» (выражение академика Бочвара) демонстрировал плутоний.

Сейчас хорошо известно, что даже большой кусок металлического плутония превратится в кучу «трухи», если оставить его незащищенным во влажной атмосфере. Окисляется этот металл очень быстро, и попробуй предугадай это, если никогда в жизни с этим металлом не сталкивался и если его в природе не существует?!

Весь комплекс металлургических и металловедческих проблем по созданию заряда для атомной бомбы был поручен Андрею Анатольевичу Бочвару. В 1946 году, когда он был привлечен к «Атомному проекту», он уже был весьма известным ученым, академиком. Под научным руководством А.А. Бочвара был получен сплав плутония на заводе «В» комбината № 817, из которого сделаны детали первой атомной бомбы.

Впрочем, пока никаких деталей еще не было, а характер плутония был неизвестен. В распоряжении исследователей пока поступали миллиграммы делящихся материалов. Определить по ним характеристики материалов, измерить тепловые эффекты образования окислов, построить диаграммы состояния, – все это казалось невозможным. Конечно, сразу все выяснить не удалось, но уже вскоре стало понятным, что плутоний и ряд других материалов нуждаются в мощной коррозионной защите. Не будет ее – и вместо урана, плутония, других делящихся материалов конструкторы получат «г…о», как грубо, но довольно точно, определил сложившуюся ситуацию руководитель «Атомного проекта» Лаврентий Берия.

Впрочем, поначалу особых волнений не было, так как аналогичная проблема с коррозией возникла и по металлическому урану, однако она вскоре была успешно решена.

15 августа 1946 года руководители «Атомного проекта» предоставили Л.П. Берия «Отчет о состоянии работ по проблеме использования атомной энергии за 1945 г. и семь месяцев 1946 г.». Документ был написан от руки в единственном экземпляре. Предназначался он, конечно же, для Сталина. В этом «Отчете» суммировалось все, что сделано за год, прошедший после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.

В документе довольно подробно рассказано, как именно будет осуществляться защита урановых блочков от коррозии и какие материалы нужны для создания уранового котла:

«Металлический уран подвергается сильной коррозии под действием горячей воды и поэтому цилиндрические блоки, выпускаемые заводом № 12, не могут быть применены в котлах без предохранения их поверхности от действия воды специальной защитной оболочкой.

Защитная оболочка должна быть абсолютно герметичной и иметь надежный контакт с поверхностью металлического урана…»

Далее в документе говорится о том, что создано четыре способа защиты урановых блочков, оболочки сделаны из алюминия…

«Было показано также, что пропускание токов силой 10 000 ампер через охлаждаемый водой урановый цилиндр не приводит к расплавлению урана и ухудшению оболочки.

Таким образом, задача защиты урана от коррозии также получает научно-технические решение».

Однако вскоре выяснилось, что это заключение в «Отчете» сильно преувеличено. Безусловно, те идеи, что появились в 1945 году, оказались весьма продуктивными: до нынешнего дня в атомной энергетике и промышленности применяются те же материалы и сплавы, что были найдены тогда, но реализация их в реальных реакторах и «изделиях» оказалась намного сложнее. И уже тогда стало ясно, что для решения технологических проблем необходим специальный технологический научный центр. Выбор пал на Институт специальных металлов НКВД СССР. Он сразу же был переименовал в НИИ-9. В самый разгар работы над атомной бомбой его возглавил академик А.А. Бочвар.

В институте занимались всеми проблемами, связанными с радиоактивными материалами, но особое внимание уделялось плутонию, потому что сразу же после получения подробной информации из Америки об этом искусственном материале И.В. Курчатов понял: именно из плутония надо делать первый атомный заряд. Однако о плутонии почти ничего не было известно, в распоряжении ученых оказывались ничтожные его количества, да и коррозия съедала столь стремительно, что поначалу это трудно было даже понять…

Сегодня официально НИИ-9 значится как Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. Бочвара (ВНИИНМ), но атомщики называют его «Плутониевым институтом» – так точнее и привычней.

Одна из первых лабораторий в НИИ-9 – по изучению коррозии. Возглавил ее Николай Алексеевич Изгаршев, член-корреспондент АН СССР. Это был ведущий специалист по электрохимии. Выбор на него пал не случайно: научные руководители «Атомного проекта» понимали, что именно электрохимии предстоит сыграть решающую роль в сохранении плутония от коррозии.

На юбилее ВНИИНМ в одном из научных докладов прозвучали такие слова:

«На плутониевые детали, предназначенные для первого атомного заряда, нанесли металлическое покрытие. Это позволило также защитить людей от воздействия альфа-излучения. Но главной задачей этого покрытия была все-таки защита плутония от взаимодействия с атмосферой воздуха, чтобы драгоценный металл, находясь уже в виде деталей требуемой формы и массы, сохранил весь комплекс свойств (прежде всего физических и механических) от момента изготовления деталей до момента взрыва атомного заряда. Надо сказать, что и сейчас, имея 50-летний опыт по защите делящихся материалов от коррозии, это – непростая задача. Причиной коррозии является термодинамическая нестабильность металлического состояния плутония и урана в химически агрессивных средах, то есть сама природа металла».

«Любовь» урана и плутония к влаге стала главной «головной болью» технологов. Этот «союз» доставлял огромное количество хлопот, он требовал от ученых не только глубокого знания материалов, но и изобретательности, нестандартности мышления. Казалось бы, уран и плутоний проверяли талант тех, кто с ними работал.