А-бомба

…Необходимы металлический уран и чистейший графит в невиданных раньше количествах. Но точно указать, сколько их потребуется, Курчатов еще не может, и он разрабатывает ясную, детально продуманную программу исследований. Надо измерить основные ядерные константы: эффективные сечения деления и поглощения нейтронов, число нейтронов, освобождающихся в одном акте деления, измерить спектры нейтронов, их замедление, получить необходимые константы для других материалов, пригодных для использования в урановом котле. Надо развить теорию цепных ядерных реакций…

Но ждать, пока измерят константы, нельзя. Курчатов сам ведет опыты по наращиванию уран-графитовых призм. В этом ему помогают… несколько молодых физиков, инженеров и группа рабочих-грузчиков, собирающих и вновь разбирающих кладки урана и графита.

И. С. Панасюк в палатках ведет основные опыты, выбирая оптимальные условия размножения нейтронов, испытывая новые порции графита и урана, производство которых успешно развивается. Б. Г. Дубовский, М. И. Певзнер и В. С. Фурсов заняты расчетами надкритических систем на тепловых нейтронах, расчетами накопления продуктов деления урана и плутония. Б. Г. Дубовский проводит опыты по защите от гамма-лучей, собственноручно делает счетчики… Е. Н. Бабулевич проектирует и строит систему регулирующих стержней для управления цепной реакцией. Курчатов внимательно следит за работой, участвует в измерениях, чтобы самому убедиться в надежности получаемых данных…

Наконец, измерения на уран-графитовых призмах дали надежное основание для выбора оптимального шага решетки — расстояния между кусками урана внутри графита — и для выбора размеров самих кусков урана.

Измерения также показали, каким слоем графита надо окружить решетку, чтобы сократить до минимума потери нейтронов. Но рассчитать критический размер котла, т. е. диаметр шара, заполненного решеткой, все еще нельзя: недостоверны основные ядерные константы и промышленность поставляет слишком неоднородные по чистоте партии урана и графита. Ясно лишь одно: потребуются десятки тонн урана и сотни тонн графита. Курчатов торопит промышленность, а сам возглавляет опыты, которые должны привести к осуществлению цепной реакции деления.

Весной 1946 г. в нескольких сотнях метров от домика Курчатова на территории Лаборатории № 2 закончено здание «монтажных мастерских» (условное название), куда переносят теперь основные опыты. В бетонированном котловане внутри здания выложили метровый слой графита и на нем начали складывать первый шар, заполненный уран-графитовой решеткой. Курчатов полагал достичь критических размеров за четыре-пять этапов, увеличивая каждый раз диаметр шара и используя весь наличный изготовленный к тому времени уран…

Сотни тонн урана и графита перенесли в тот год рабочие «монтажных мастерских»… Четвертая кладка показала, сколько надо добавить урана, чтобы развивалась цепная реакция. Урана получено с избытком, чистота его проверена. Курчатов больше не сомневается в успехе.

Теперь можно было приступить к сборке собственно реактора. Поэтому как только в лаборатории в наличии оказалось около 50 т графитовых блоков, в котловане корпуса «монтажные мастерские» приступили и монтажу самого реактора.

Около горизонтальной оси, проходящей через центр реактора, образовали для исследовательских целей и измерительной аппаратуры три канала диаметром 55 мм, один канал — 30 мм и два канала с поперечным сечением 100i100 мм2.

При создании реактора, отмечал Фурсов в своем докладе на сессии АН СССР по мирному использованию атомной энергии, «было обращено особое внимание на контроль за величиной нейтронного поля, для чего в активной зоне, в отражателе и около реактора располагалось достаточное количество измерительных приборов. В течение всего времени построения реактора велось тщательное наблюдение за нарастанием величины потока нейтронов, причем это наблюдение велось как визуально, так и на слух по частоте ударов в громкоговорителе, который был подключен к одной из ионизационных камер. Наращивание размеров реактора велось последовательно слоями толщиной 10 см, по размеру графитового кирпича. Вначале рост величины нейтронного потока происходил медленно, затем, по мере приближения к критичности, рост величины нейтронного потока с каждым выложенным слоем ускорялся. Не всегда дело шло гладко, некоторые измерения не давали ожидаемого увеличения, поэтому пришлось пережить много тревожных минут. Было даже принято решение не уменьшать диаметр последующих слоев активной зоны, как этого требовала форма шара. После построения 50-го слоя активной зоны уже можно было предсказать, что реактор на 55-м слое достигнет критических размеров и начнется самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. В действительности реактор пошел уже на 54-м слое. Выкладка последних слоев производилась с погруженными кадмиевыми стержнями.

…Начиная с 50-го слоя (активной зоны) стал заметен временной ход нарастания плотности нейтронов после извлечения кадмиевых стержней, причем период релаксации увеличивался с каждым выложенным слоем. Однако вплоть до 53-го слоя временное нарастание плотности нейтронов стремилось к насыщению. После выкладки 54-го слоя с большими осторожностями, ступенями, извлекались кадмиевые стержни, причем на каждой ступени производились отсчеты. На первых ступенях число отсчетов достигало насыщения, затем на одной из ступеней поток нейтронов продолжал расти линейно в течение часа; далее при последующем извлечении стержней явно был обнаружен экспоненциальный рост плотности нейтронов. Цепная ядерная реакция осуществилась. Первый советский атомный котел был пущен. Это был также и первый атомный котел в Европе».

25 декабря 1946 г. в 18 час. впервые в СССР и Европе была осуществлена управляемая цепная реакция деления урана.

К 2 час. дня были уложены последние слои графита, и Курчатов попросил сотрудников, не принимавших участия в измерениях, покинуть монтажные мастерские. Остались только его ближайшие помощники. В лаборатории шестеро. Игорь Васильевич вместе с И. С. Панасюком сел за пульт управления.

Регулирующие стержни начали медленно подниматься… Первый щелчок, второй, третий… десятый. Скорость нарастает. И наконец началась цепная реакция!

А утром следующего дня Игорь Васильевич, радостный и возбужденный, сообщил руководству; «Реакция пошла! Приезжайте смотреть…».

Конец многолетних исследований стал началом новой, еще более напряженной работы. Курчатов был легок на подъем — много ездил по стране, бывал на стройках, в цехах.

Вспоминая о том историческом дне, И. С. Панасюк рассказывал: «Какая радость, какое ликование осветило всех нас! Мы обнимались, целовались, поздравляли друг друга. Каждый понимал, какой огромный шаг вперед сделан». После успешного пуска атомного реактора И. В. Курчатов сказал: «Атомная энергия теперь подчинена воле советского человека».

Теперь наши ученые располагали мощной исследовательской базой. Был окончательно выяснен механизм цепного процесса, уточнены ядерные характеристики делящихся веществ. Это был солидный задел на будущее — для проектирования и постройки новых реакторов.

Блестящие успехи советских ученых в исследовании атома позволили на торжественном заседании Моссовета 6 ноября 1947 г. официально объявить, что секрета атомной бомбы для СССР больше не существует. Это было подтверждено также на III сессии Генеральной Ассамблеи ООН осенью 1948 г.

И. В. Курчатов сумел создать мощный научно-инженерный коллектив, непосредственно связанный с производством. Пожалуй, в истории науки и техники еще не было такого примера единения теории и практики.

Партия и правительство в суровой военной и послевоенной обстановке сумели сосредоточить на этом участке науки могучие силы, объединить все коллективы исследователей.

Уверенно руководил этим творческим коллективом И. В. Курчатов. Каждый шаг на пути решения проблемы обсуждался коллегиально; принятое претворялось в жизнь. Курчатов был не только одним из создателей научных принципов овладения ядерной энергией в СССР, но и фактически главным научным руководителем этой проблемы, направлявшим деятельность многих ученых и промышленных учреждений и организаций. Его роль организатора и руководителя советской атомной науки неоценима.