Атомная бомба

  Введение

            Атомная бомба – снаряд для получения взрыва большой силы в результате весьма быстрого выделения ядерной (атомной) энергии.

                                                                                  БСЭ том 2

                        Первая атомная проблема.

            В конце 1938 г. А.Ф. Иоффе получил письмо от Фредерико Кюри: открыт принципиально новый вид ядерной реакции – под действием нейтронов ядро урана распадается на два радиоактивных осколка. Письмо бурно обсуждалось на институтском семинаре.

            Каждую неделю приходили новые статьи, свидетельствующие об огромном интересе, вызванном открытием новой ядерной реакции – деление урана и тория. Интерес граничил с ажиотажем, невиданным раньше в науке. Каждую неделю сведения дополнялись важными экспериментальными фактами. Советских физиков и радиохимиков чрезвычайно взволновало это открытие. Исследования деления урана нейтронами заняли с этого момента центральное место в лаборатории И. В. Курчатова. Радиевый институт во главе с В.Г. Хлопиным развернул радиохимические исследования деления. Новая проблема захватила И.М. Франка в Москве и А.И. Лейпунского в Харькове.

            В печати стали появляться рассуждения об условиях, в которых самоподдерживающаяся ядерная реакция могла бы развиваться. Первые совершенно грубые оценки размеров уранового шара, нагреваемого за счет энергии реакции деления, опубликовал французский физик Ф. Перрен. Пользуясь имевшимися тогда очень неточными сведениями о сечении реакции деления и числе освобождённых нейтронов, Перрен пришел к выводу, что необходимое кол-во урана отнюдь не велико – достаточно 7,5 тонн чистой урановой смоляной руды, чтобы в урановом шаре развивалась самоподдерживающаяся  ядерная реакция. Обсуждался так же вопрос, с какой скоростью будет развиваться реакция, произойдёт ли взрыв или можно обеспечить спокойное течение её.

            Теперь мы знаем в какой ужас привели эти открытия Сциларда, Теллера, Вигнера, Вайскопфа, Ферми. Эти учёные эмигрировали из Европы в США, когда к власти пришли фашисты и в Германии и Италии начали преследовать крупнейших деятелей науки. Они боялись, что немецкие физики сделают и передадут в руки Гитлера бомбу невиданной разрушающей силы.

            В это время Курчатов всё более расширял исследования. Организовал семинар, обсуждавший вопросы деления урана и тория. К работе семинара привлёк всех Ленинградских физиков, интересовавшихся делением урана и связанными с ним проблемами. Составил первый проект организации работ по исследованию урана. Вместе с участниками семинара писал письма в Академию наук, намечал мероприятия, необходимые для получения цепной реакции.

            На состоявшемся 15-20 ноября 39 г. в Харькове очередном совещании физико-математического отделения АН СССР по атомному ядру несколько докладов было посвящено делению урана и тория. Игорь Васильевич активно участвовал в дискуссии. Однако для надёжного обоснования выводов не хватало знания сечений деления на нейтронах разных энергий, поглощения и неупругого рассеяния нейтронов в материалах, необходимых для конструкции уранового котла (позднее он стал называться атомным реактором)

            После совещания Курчатов все силы направил на решения этих вопросов. Вместе с измерением элементарных констант он начал подготовку решающего опыта, который должен был прямо ответить на главный вопрос: происходит ли размножение нейтронов в различных композициях урана и замедлителя. Для всех этих опытов необходим был индикатор нейтронов, вызывающих деление урана, с чувствительностью, во много десятков раз превосходящей чувствительность обычно применяющихся индикаторов. Эту тонкую экспериментальную задачу Курчатов поручил своим молодым сотрудникам Флёрову и Пётржаку.

            Изобретательный в постановки опытов Флёров и тонкий рукодел-художник Пётржак хорошо дополняли друг друга и, по выражению Курчатова, на совместной научной работе «составляли величину большую чем два» работа у них спорилась. Вскоре они уже наблюдали деление урана фотонейтронами. Как то уже поздно ночью они убрали источник нейтронов, собираясь идти домой, и поразились: деление продолжалось. Позвонили Курчатову. Обсудили удивительный результат и продолжали наблюдать. В два часа ночи Курчатов звонит в лабораторию:

            – Тщательно проверьте. Это не открытие а какая то грязь.

            Курчатов в своей стихии: обнаружена аномалия! В течении нескольких месяцев он заставляет своих учеников менять условия опытов и добывать неопровержимые факты. Может быть лаборатория загрязнена радиоактивностью? Нет, не один радиоактивный элемент не даёт таких сильных импульсов. Может быть деление вызывают космические лучи? Немедленно опыты переносятся под землю, на глубину 40 м. На станцию «Динамо» московского метро. Нет, космические лучи здесь не причём… Когда все сомнения были разрешены, Курчатов согласился на опубликование открытия.

                   Ученик не находит покоя.

            В июле 1941 года Г.Н. Флёров попал в ленинградское ополчение, потом был направлен в военно-воздушную академию в Йошкар-Олу. В конце декабря 41 г. после успешного наступления наших войск под Москвой, он выхлопотал поездку в Казань, куда были эвакуированы многие институты, для встречи с Курчатовым. Но Курчатов тогда ещё не вернулся с юга. Флёров выступил с докладом перед Иоффе, Капицей и другими физиками. С обстоятельным изложением опытов, которые, по его мнению, необходимо срочно ставить в Казани: надо исследовать в «динамитные» цепные ядерные реакции – реакции на быстрых нейтронах. В докладе он привёл ряд аргументов в док-во того что для создания ядерного взрыва годятся лёгкий изотоп урана и протактиний. Детально разобрал эффекты, которые могут помешать взрыву и, считая ядерный взрыв реальным, перечислил важнейшие направления исследований.

            Об этом он написал Курчатову. Однако письмо попало Игорю Васильевичу только после выздоровления.

            Текущие дела отвлекали Курчатова: его вновь требуют на флот (в начале войны он проводил различные работы по размагничиванию кораблей т тд.), он выезжает в Мурманск и ответ Флёрову задерживается.

            «Одержимый» Флёров не отступает; уехав на фронт, он пишет Иоффе: «Нельзя оставлять надежды на успех в осуществлении уранового оружия, но для этих военных целей необходимо выделить лёгкий изотоп урана.» Проезжая через Воронеж, Флёров имеет возможность посетить университетскую библиотеку. Просматривая американские журналы, он ещё раз убеждается, что американцы не публикуют сведений по исследованиям урана. Это укрепляет его решение: откладывать больше нельзя.

            В мае 42 г. Флёров пишет в Государственный совет обороны, что «надо, не теряя времени, делать урановую бомбу». Повторяет аргументы, приведённые в письме Курчатову, приводит наброски плана организации работ.

            В это время советское правительство уже располагало информацией о том, что у Германии и США в условиях особой секретности ведутся срочные работы по созданию нового сверхмощного оружия.

            В Москву вызваны академики Иоффе, Вернадский, Хлопин и Капица для обсуждения полученной информации и определения перспектив развития соответствующих работ  в СССР. Кто из учёных мог бы возглавить научное руководство над работами? Из всех приглашенных никто атомного ядра не исследовал, но лучшие ядерные лаборатории СССР были в институте руководимом Иоффе. Когда обратились за советом к нему, он без колебаний назвал Курчатова.

            Курчатов был немедленно вызван в Москву. Через три дня, получив задание возглавить работы по созданию урановой бомбы, он вернулся в Казань взволнованный и молчаливый.

            Время сомнений скоро прошло. Не всем, правда, было по душе, когда Курчатов начал крепко брать дело в свои руки. Но он не знал отступлений.

                Проблемы уходят, проблемы

                    возвращаются.

            В конце 42 г. ГосКом обороны нашел в стране силы, чтобы подготовить и развить наступление под Сталинградом и одновременно начать наступление на атомном фронте. Курчатов был назначен научным руководителем урановой проблемы, и получил задание начать работы в Москве. Весть о назначении Курчатова к лету 43г. облетела не только все физические но и многие заводские лаборатории.

            Физики передавали друг другу волнующую новость: «Курчатов создаёт Урановый институт!»

            Вскоре число физиков, работающих с Курчатовым, достигает двух десятков. Однако не все верят в успех начатых работ. Есть и сомневающиеся, есть и злые языки, предрекающие безнадёжность начатого большого дела. До Курчатова доходят все эти толки. Но он не полемизирует: он занят делом. Работа начинается сразу. Президиум Академии наук разрешает разместить лаборатории в Пыжевском переулке в здании Сейсмологического института. Здесь организован штаб будущего института обсуждаются главные задачи, проводятся семинары, где больше всех спорят Флёров, Зельдович, Померанчук, Харитон. В работу включается Козодаев. Вскоре Джелепов и Неменов принимаются за проект нового циклотрона и размещают на заводах Москвы заказы на изготовление его узлов.

            Но уже не хватает места. Курчатов занимает пустующие помещения в здании института общей неорганической химии на Большой Калужской.

            На калужской впервые у дверей лаборатории физиков, занятых атомным ядром появляется вооруженная охрана.

            В июне 43 г. наши войска в ожесточённых боях на Курской дуге нанесли сокрушительный удар гитлеровской армии, и погнали её к Днепру, освободили Харьков.

            Синельников тот час же едет туда, в полуразрушенные немцами лаборатории и, согласовав план действий с Курчатовым, намечает пути и сроки их восстановления. Лабораторию Синельникова назвали Лаборатория №1.

            Сам Курчатов, заручившись поддержкой Государственного комитета обороны, в это время ищет место для нового института.

            Он останавливает свой выбор на недостроенном трёхэтажном кирпичном здании за Окружной железной дорогой на краю необъятного картофельного поля, в километре от Москвы реки.

            Здесь на краю бывшего Ходынского поля, начала строиться Лаборатория №2 А.н. СССР, сыгравшая огромную роль в решении атомной проблемы. Позднее она превратилась в Институт атомной энергии.

                          Вести из-за океана

            В середине 45г. поступило сообщение о взрыве чудовищной силы на полигоне в Аламогордо США. Курчатов с товарищами встретили это сообщение со смешанным чувством досады, удовлетворения и настороженности. Досады – потому, что американцы сделали это раньше. Удовлетворения – потому, что возможность взрывной самоподдерживающейся ядерной реакции теперь доказана и усилия учёных приведут к заданной цели. Настороженности – потому, что Америка ничего не сообщила о своих дальнейших намерениях в отношении этого величайшего достижения науки и техники.

            Не успели утвердится надежды на прочный мир и торжество разума, как всего лишь через двадцать дней после Аламогордо раздались взрывы в Хиросиме и затем в Нагасаки, эхом отозвавшиеся на дипломатических встречах.

            Сталин сказал тогда (17 сентября 46 г.) отвечая на вопрос корреспондента: «…атомные бомбы предназначены для устрашения слабонервных, но они не могут решать судьбы войны… »  Но видимо он уже тогда думал по другому.

           

                            Урановый котёл

            Сотрудники довоенной лаборатории Курчатова и другие физики старшего поколения разбросаны по разным институтам и городам. Сил мало, а к цели надо прийти как можно быстрее.

Курчатов сам ведёт те работы, которые по его мнению быстрей приведут к созданию атомной бомбы.

На первом этапе необходимы металлический уран и чистейший графит в невиданных раньше кол-вах. Но точно указать, сколько их потребуется, Курчатов ещё не может, и он разрабатывает ясную, детально продуманную прог-му исследований.

Несколько месяцев продолжается напряженная работа и вот 24 декабря 1946 года стало ясно, что цепная реакция пойдёт.

В начале реакция нарастала медленно, время удвоения интенсивности её составляло десятки минут. Когда регулирующие стержни подняли выше, время удвоения сократилось до 120 секунд и счётчики «захлебнулись». Курчатов оценил мощность.

– Вот они, первые 100 ватт от цепной реакции деления! Увеличить мощность реакции не хватило духу.

Ночью Курчатов и его помощников опустили стержни, погасив первую в Европе цепную реакцию деления урана.

                        Цель близка

Приближался завершающий этап. Горючего накоплено достаточно, св-ва его атомных ядер изучены. Основываясь на расчётах физиков и математиков конструкторы создали модели оружия.

Но прежде чем произвести решающее испытание на полигоне, Курчатов привлёк лучших физиков-экспериментаторов к тщательной проверке того, как будет развиваться цепная реакция в созданной конструкции. Опыт шел за опытом с величайшими предосторожностями, что бы не выпустить реакцию из-под контроля, но в то же время что бы как можно ближе подойти к условиям, которые будут наблюдаться при взрыве. Сомнений больше нет! Всё сделано правильно. Курчатова тропят выполнить решающий эксперимент – произвести первый взрыв.

Наступил самый напряженный момент. Ответственность за испытания правительство возлагает на Курчатова. В период подготовки проведения взрыва ему подчиняются все участники испытаний: и воинские части и гражданские лица. Надо сделать всё, что бы взрыв получился ожидаемой большой мощности. Но есть небольшая вероятность, что он не удастся или будет меньшей силы. Если первое испытание сорвётся все будут подавлены, нервы не выдержат напряжения, что бы хорошо подготовить второе испытание. Поэтому Курчатов торопит с изготовление второго экземпляра бомбы.

Окончательная сборка бомбы ведётся под неослабленным наблюдением Курчатова и Завенягина. Наконец её поднимают на металлическую башню где она будет взорвана.

                             Взрыв

Испытания на рассвете 29 августа 49 г. прошло успешно в присутствии Верховного командования СА, руководителей Партии и Правительства.

Физики, создатели бомбы, увидев ослепительный свет, ярче, чем в самый яркий солнечный день и грибообразное облако, уходящее в стратосферу, с облегчением вздохнули. Свои обязательства они выполнили.

Список используемой литературы

            БСЭ. Том 2; 4; 21.

            И. Н. Головин «И.В. Курчатов» Москва Атомиздат 1973 г.

            Е.И. Парнов «Проблема 92» Москва «Молодая Гвардия» 1973 г.