Ссылка на полный текст: Гончаров Г. А., Рябев Л. Д. О создании первой отечественной атомной бомбы. — 2009 — Электронная библиотека «История Росатома»
Навигация:
Курчатов Игорь Васильевич
Вернадский Владимир Иванович
Флёров Георгий Николаевич
Зарубежные работы по проблеме использования атомной энергии в военных целях
Курчатов знакомится с данными разведки
Развитие работ по урану в СССР
Справка 1944 года о состоянии работ по урану в СССР: запас радия в картофельной яме
Отзыв Курчатов по материалу «О немецкой атомной бомбе»
Создание Специального комитета и Первого главного управления - атомный проект получает высший приоритет
Первоочередные задачи советского атомного проекта
Источники информации по атомному оружию
Вероятность преждевременного ядерного взрыва РДС-1 с малым энерговыделением
Объёмы производства РДС-1
Заслуживает внимания сделанное еще в 1940 году высказывание члена Урановой комиссии А. Ф. Иоффе о наилучшей, по его мнению, кандидатуре для руководства проблемой урана. Отвечая на запрос секретаря Президиума АН СССР П. А. Светлова о состоянии проблемы использования внутриатомной энергии, А. Ф. Иоффе в записке от 24 августа 1940 года отметил, что «возможность технического использования энергии урана нельзя считать исключенной при настоящем состоянии наших знаний» и что «основными специалистами, к которым прежде всего следует обратиться, являются И. В. Курчатов (ЛФТИ) и его сотрудники Флеров и Петржак, Зельдович и Харитон (ЛИХФ)... Общее руководство всей проблемой в целом следовало бы поручить И. В. Курчатову как лучшему знатоку вопроса, показавшему на строительстве циклотрона выдающиеся организационные способности»
Тревогой за состояние работ по проблеме урана в СССР пронизаны записи в дневнике В. И. Вернадского, относящиеся к 1941 году [1, с. 229-232]. Он резко осудил решение о прекращении работ на Табошарском месторождении урана и предпринял все возможные меры для отмены этого решения. В. И. Вернадский писал, что физики «направляют все усилия на изучение атомного ядра и его теории, и здесь (например, Капица, Ландау) делается много важного - но жизнь требует [развития] руднохимического направления» (записи от 16 мая и 18 июня). 1 июня 1941 года В. И. Вернадский сделал следующую запись: «Сейчас поставлена проблема урана как источника энергии - реальной, технической, которая может перевернуть всю техническую мощь человечества... Но у нас идут споры - физики направляют внимание на теорию ядра, а не на ту прямую задачу, которая стоит перед физикохимиками и геохимиками, - выделение изотопа-235 из урана. Здесь нужно идти теорией, немедленно проверяя [ее] опытом».
К 1941-1942 годам относятся и важные инициативы Г. Н. Флерова, которым уже посвящены многочисленные публикации (см., в частности, [8]) и о которых в настоящее время мы можем судить более точно и детально, после того как в архиве Президента Российской Федерации были обнаружены машинописные версии черновиков его писем И. В. Курчатову (с комментариями Г. Н. Флерова), С. В. Кафтанову, И. В. Сталину и секретарю И. В. Сталина, которые И. В. Курчатов 1 февраля 1946 года по просьбе Г. Н. Флерова направил в Специальный комитет (о Специальном комитете см. в разделе 10). Указанные версии черновиков писем Г. Н. Флерова опубликованы в [9, с. 415-427]. Направленные в Специальный комитет тексты были отпечатаны с рукописей, подготовленных Г. Н. Флеровым, вероятно, в январе 1946 года, по сохранившимся у него черновым наброскам и записям, относящимся к 1941-1942 годам. Подчеркнем, что оригиналы ни одного из четырех писем, о которых идет речь, не найдены.
В конце 1941 года Г. Н. Флеров, служа в г. Йошкар- Оле, где он закончил курсы при Военно-воздушной академии, эвакуированной в г. Йошкар-Олу, добился у командования командировки в г. Казань, где находился в это время Ленинградский физико-технический институт, и выступил с докладом на семинаре этого института. В своем докладе Г. Н. Флеров изложил состояние проблемы использования атомной энергии и предложил начать работу по атомным бомбам. Предложение Г. Н. Флерова, по его словам, принято не было [9, с. 427]. После семинара Г. Н. Флеров написал письмо И. В. Курчатову, который на семинаре не присутствовал. В рассматриваемом письме он отметил, что «мне и нам всем необходимо продолжать работу над ураном, так как, по моему мнению, в этом вопросе проявлена непонятная недальновидность». Он подчеркнул, что у него «есть глубокая убежденность, что рано или поздно, а ураном нам придется заниматься». Г. Н. Флеров высказал мысль, что «продолжение работы должно иметь своей целью не только своевременное включение нас в решение задачи в случае положительных результатов, но вместе с тем позволит определить, насколько опасна для нас самих возможность того, что у противников будет сделана такая (атомная. - Примеч. авт.) бомба».
В письме И. В. Курчатову Г. Н. Флеров привел предложенную им схему атомной бомбы (схема воспроизведена Г. Н. Флеровым на машинописной копии черновика текста письма, хранящейся в архиве Президента Российской Федерации). Бомба представляла собой железный ствол длиной 5-10 метров, в который для осуществления ядерного взрыва должна была быть с большой скоростью вдвинута находящаяся первоначально в подкритическом состоянии сферическая сборка из урана-235, окруженного оболочкой.
Официальное письмо Л. П. Берия на имя И. В. Сталина с информацией о работах по использованию атомной энергии в военных целях за рубежом, предложениями по организации этих работ в СССР и секретном ознакомлении с материалами НКВД видных советских специалистов, варианты которого были подготовлены сотрудниками НКВД еще в конце 1941 - начале 1942 года, было отправлено И. В. Сталину только в октябре 1942 года, уже после принятия распоряжения ГКО о возобновлении в СССР работ по урану [1, с. 244-245, 271-272; 12, с. 99, 104-105, 109-111]. В то же время разведывательная информация о работах по проблеме атомной энергии за рубежом, имевшаяся в СССР к моменту принятия решения о возобновлении работ по урану, была получена не только по каналам разведки НКВД, но и по каналам Главного разведывательного управления Генерального штаба (ГРУ ГШ) Красной армии.
По понятным причинам С. В. Кафтанов не упомянул в своем рассказе о роли в описанных им событиях важнейшего источника информации - материалов ГРУ ГШ Красной армии, которые в августе и в начале сентября 1942 года были направлены в его адрес [1, с. 266]. Еще ранее, в мае 1942 года, руководство ГРУ ГШ информировало Академию наук СССР о наличии сообщений о работах за рубежом по проблеме использования атомной энергии в военных целях и просило сообщить, имеет ли в настоящее время эта проблема реальную практическую основу [1, с. 262-263]. Ответ на указанный запрос в июне 1942 года дал В. Г. Хпопин, который отметил, что за последний год в научной литературе почти совершенно не публикуются работы, связанные с решением проблемы использования атомной энергии. В. Г. Хлопин писал: «Это обстоятельство единственно, как мне кажется, дает основание думать, что соответствующим работам придается значение и они проводятся в секретном порядке. Что касается институтов АН СССР, то проводившиеся в них работы по этому вопросу временно свернуты как по условиям эвакуации этих институтов из Ленинграда, где остались основные установки (циклотрон РИАН), так и потому, что, по нашему мнению, возможность использования внутриатомной энергии для военных целей в ближайшее время (в течение настоящей войны) весьма мало вероятна» [1, с. 265-266].
По указанию В. М. Молотова И. В. Курчатов в октябре-ноябре 1942 года был ознакомлен с материалами разведок НКВД и ГРУ ГШ о зарубежных ядерных исследованиях, в том числе с докладом Комитета М.А.1Ш. По результатам анализа материалов И. В. Курчатов обратился с докладной запиской на имя В. М. Молотова. В «Заключении» этой записки И. В. Курчатов писал: «1. В исследованиях проблемы урана советская наука значительно отстала от науки Англии и Америки и располагает в данное время несравненно меньшей материальной базой для производства экспериментальных работ. В СССР проблема урана разрабатывается менее интенсивно, а в Англии и в Америке - более интенсивно, чем в довоенное время. Масштаб проведенных Англией и Америкой в году работ больше намеченного постановлением ГКО Союза ССР на 1943 год. Имеющиеся в распоряжении материалы недостаточны, для того чтобы можно было считать практически осуществимой или неосуществимой задачу производства урановых бомб, хотя почти и не остается сомнений, что совершенно определенный вывод в этом направлении сделан за рубежом. Ввиду того, однако, что получение определенных сведений об этом выводе связано с громадными, а может быть, и непреодолимыми затруднениями; и ввиду того, что возможность введения в войну такого страшного оружия, как урановая бомба, не исключена, представляется необходимым широко развернуть в СССР работы по проблеме урана и привлечь к ее решению наиболее квалифицированные научные и научно-технические силы Советского Союза. Помимо тех ученых, ко торые сейчас уже занимаются ураном, представлялось бы желательным участие в работе: проф. Алиханова А. И. и его группы, проф. Харитона Ю. Б. и Зельдовича, проф. Кикоина И. К., проф. Александрова А. П. и его группы, проф. Шальникова А. И. Для руководства этой сложной и громадной трудности задачей представляется необходимым учредить при ГКО Союза ССР под Вашим председательством специальный комитет, представителями науки в котором могли бы быть акад. Иоффе А. Ф., акад. Капица П. Л. и акад. Семенов Н. Н. Проф. И. Курчатов 27.11.42» [1, с. 279].
На докладной записке имеется резолюция В. М. Молотова: «Т. Сталину. Прошу ознакомиться с запиской И. В. Курчатова. В. Молотов. 28.11»
Отметим, что до начала 1945 года в СССР была известна схема атомной бомбы только одного из указанных в справке И. В. Курчатова типов - типа пушечного сближения. Однако уже с февраля 1945 года в СССР по каналам разведки начали поступать сообщения о работах в США над новой схемой атомной бомбы, основанной на принципе имплозии. В письме народного комиссара государственной безопасности В. Н. Меркулова на имя Л. П. Берия от 28 февраля 1945 года говорилось, что в США «разрабатываются два способа производства взрыва атомной бомбы: 1) баллистический и 2) методом “внутреннего взрыва” (т. е. имплозии)
В принятом распоряжении ГКО № 2872сс, в частности, говорилось: «В целях более успешного развития работы по урану: Возложить на тт. Первухина М. Г. и Кафтанова С. В. обязанность повседневно руководить работами по урану и оказывать систематическую помощь спецлаборатории атомного ядра Академии наук СССР. Научное руководство работами по урану возложить на профессора Курчатова И. В. Разрешить президиуму Академии наук перевести группу работников спецлаборатории атомного ядра из Казани в Москву для выполнения наиболее ответственной части работ по урану. [...] Обязать руководителя спецлаборатории атомного ядра проф. Курчатова И. В. провести к 1 июля 1943 года необходимые исследования и представить Государственному Комитету Обороны к 5 июля 1943 года доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива» [1, с. 306-307].
Отметим осторожную формулировку задачи в тексте распоряжения ГКО от 11 февраля 1943 года (так же, как и в тексте распоряжения ГКО от 28 сентября 1942 года) - представление доклада о возможности создания «урановой бомбы или уранового топлива», что, по-видимому, отражало отсутствие полной уверенности в этот период в том, что создание атомной бомбы возможно. Вскоре на основании распоряжения ГКО от 11 февраля года руководство Академии наук СССР приняло решение о создании в Москве для проведения предусмотренных указанным распоряжением ГКО работ по урану специальной лаборатории Академии наук СССР. Распоряжение по АН СССР № 121 об организации лаборатории гласило: «В соответствии с постановлением Государственного Комитета Обороны организовать Лабораторию № 2 АН СССР».
Для характеристики обстановки, в которой проходила подготовка нового варианта проекта постановления ГКО о развитии работ по урану, представляет интерес справка сотрудника аппарата Л. П. Берия, будущего секретаря Специального комитета В. А. Махнева [22, с. 17], подготовленная 1 ноября 1944 года. Ниже приведены фрагменты текста этой справки.
«Тов. Берия Л. П. Ознакомившись в процессе подготовки по Вашему заданию проекта постановления ГКО “О развитии работ по урану” с фактическим состоянием дела разведки, добычи, переработки урановых руд и организацией научно-исследовательских работ в этой области, считаем необходимым доложить Вам следующее. Разведка урановых месторождений [...] «За два истекших года из-за недостаточного внимания [к] этому вопросу и плохого материально-технического оснащения геолого-разведочных партий разведка урановых месторождений почти не сдвинулась с места».
Далее справка содержала раздел «Добыча руды и переработка». В этом разделе были приведены конкретные цифры, из которых следовало, что фактические масштабы добычи и переработки урановых руд в 1944 году оказались во много раз меньшими тех, на которые распоряжением ГКО от 16 августа 1943 года № 3937сс были ориентированы Комитет по делам геологии СССР и Народный комиссариат цветной металлургии СССР.
«Столь неудовлетворительное состояние добычи урановых руд и получения солей урана объясняется тем, что работы эти Наркомцветметом не развивались и на них затрачивались ничтожные силы и средства. [-.] Технология получения металлического урана тех кондиций, которые необходимы для опытов академика Курчатова, вовсе не разработана, и металл этот еще не вырабатывался и не вырабатывается... Организация научно-исследовательских работ [...] Фактически на сегодня Лаборатория № 2 имеет всего одно трехэтажное здание, где помещаются опытные установки, лаборатории, библиотека, механическая мастерская, живут сотрудники и охрана института, и одно одноэтажное здание, предназначавшееся для кормовой кухни опытного собачника ВИЭМ8. Лаборатория не имеет помещений для перевода своих работников из Ленинграда и с Урала, не имеет жилья, оборудования, материалов и в связи с этим план лаборатории срывается. Ценнейший запас радия (4 грамма) лаборатория из-за отсутствия специального хранилища держит в картофельной яме.
Рассматривая поступившую в СССР в начале 1945 года информацию из зарубежных источников, касающуюся принципа имплозии, нельзя не отметить следующий важный факт. 30 марта 1945 года И. В. Курчатов подписал отзыв о материале «О немецкой атомной бомбе», в котором говорилось:
«Материал исключительно интересен. Он содержит описание конструкции немецкой атомной бомбы, предназначенной к транспортировке на ракетном двигателе типа “Фау”. Перевод урана-235 через критическую массу, который необходим для развития цепного атомного процесса, производится в описываемой конструкции взрывом окружающей уран-235 смеси пористого тринитротолуола и жидкого кислорода. Запал урана осуществляется быстрыми нейтронами, генерируемыми при помощи высоковольтной трубки, питаемой от специальных генераторов. Для защиты от тепловых нейтронов футляр с ураном окружается слоем кадмия.
Все эти детали конструкции вполне правдоподобны и совпадают с теми, которые и у нас кладутся в основу конструирования атомной бомбы. Надо отметить, что на основе ознакомления с материалом у меня не осталось полной уверенности, что немцы действительно делали опыты с атомной бомбой» [20, с. 260-261].
Далее И. В. Курчатов подчеркнул исключительную важность получения более подробной и точной информации по вопросам, которых касается материал, в том числе по имевшимся в виду в Германии способам получения урана-235. Таким образом, ряду немецких ученых, по крайней мере в 1945 году, был известен принцип имплозии. К идейному потенциалу, которым они располагали, относилась и идея инициирования ядерной цепной реакции в атомной бомбе потоком быстрых нейтронов, получаемых с помощью высоковольтной трубки.
Как известно, в первых атомных бомбах США и СССР имплозивного типа инициирование цепной реакции осуществлялось внутренним Ро-Ве источником нейтронов, использование которого было связано с большими эксплуатационными неудобствами. Прогрессивная идея использования внешнего источника нейтронов, генерируемых высоковольтной трубкой, была реализована впоследствии уже в усовершенствованных конструкциях атомных бомб (в СССР - в 1954 году)
20 августа 1945 года И. В. Сталин подписал Постановление Государственного Комитета Обороны СССР № 9887сс/оп, которым атомному проекту СССР фактически был придан высший государственный приоритет [22, с. 11-14]. Постановление предусматривало создание новых государственных органов - Специального комитета при Государственном Комитете Обороны (в дальнейшем при Совете народных комиссаров и Совете министров СССР) и Первого главного управления при СНК (СМ) СССР, призванных руководить всеми работами по проблеме атомной энергии и наделенных широкими полномочиями. Распоряжения Специального комитета были обязательными к выполнению министерствами и ведомствами. Создание Специального комитета и Первого главного управления было реакцией советского правительства на грозные события августа 1945 года. Специальный комитет возглавил Л. П. Берия, в его состав вошли Г.М.Маленков, H.A.Вознесенский, Б.Л.Ванников, А. П. Завенягин, И. В. Курчатов, П. Л. Капица, В. А. Махнев, М. Г. Первухин. Начальником ПГУ был назначен Б.Л.Ванников. На Специальный комитет была возложена организация всей деятельности по использованию атомной энергии в СССР: научно-исследовательских работ, разведки месторождений и добычи урана в СССР и за его пределами, создания атомной промышленности, атомно-энергетических установок, разработки и производства атомных бомб. Последняя задача являлась ключе вой - ее решению в первые годы реализации атомного проекта СССР были посвящены все другие задачи. Специальный комитет стал подлинным штабом советского атомного проекта. Он рассматривал все наиболее принципиальные вопросы, возникавшие в ходе осуществления советского атомного проекта. На заседаниях Специального комитета обсуждались, корректировались и одобрялись относящиеся к советскому атомному проекту проекты постановлений и распоряжений ГКО, СНК (СМ) СССР, которые представлялись затем на утверждение И. В. Сталину или подписывались Л. П. Берия.
К моменту проведения испытания первой советской атомной бомбы было проведено 84 заседания Специального комитета. За период 1945- 1949 годов по вопросам советского атомного проекта было принято свыше 1000 постановлений и распоряжений ГКО, СНК и СМ СССР. Задачей Первого главного управления (ПГУ) было непосредственное руководство научно-исследовательскими, проектными, конструкторскими организациями и промышленными предприятиями по использованию атомной энергии и производству атомных бомб. При Специальном комитете был образован Технический совет, председателем которого стал Б. Л. Ванников, а заместителем председателя вскоре был назначен И. В. Курчатов.
10 декабря 1945 года Постановлением СМ СССР № 3061-915сс при Специальном комитете в дополнение к Техническому совету был организован Инженерно-технический совет под председательством М. Г. Первухина [22, с. 415-419]. Первое заседание Специального комитета, состоявшееся 24 августа 1945 года, открылось программным докладом И. В. Курчатова [22, с. 15, 612]. На заседании Специального комитета 28 сентября 1945 года было утверждено постановление Технического совета Специального комитета о дополнительном привлечении к работам по проблеме использования атомной энергии научных учреждений, ученых и специалистов. Постановление предусматривало проведение в 20 научных организациях конкретных научно-исследовательских работ. В числе привлеченных научно-исследовательских институтов был НИИ-6 Наркомбоеприпасов, которому поручалось «провести опыты по обжатию металлического шара взрывной волной от шарового слоя тола» [22, с. 27-35].
Первоочередными были две задачи: организация промышленного производства плутония-239 и урана-235. Для решения первой задачи было необходимо создание опытного, а затем и промышленного ядерных реакторов, строительство радиохимического и специального металлургического цехов. Для решения второй задачи было развернуто строительство завода по разделению изотопов урана диффузионным методом. Решение этих задач оказалось возможным в результате создания промышленных технологий, организации производства и наработки необходимых больших количеств чистого металлического урана, окиси урана, гексафторида урана, других соединений урана, графита высокой чистоты и целого ряда других специальных материалов, создания комплекса новых промышленных агрегатов и приборов.
Недостаточный объем добычи урановой руды и получения урановых концентратов в СССР в этот период был компенсирован трофейным сырьем и продукцией урановых предприятий стран Восточной Европы, с которыми СССР заключил соответствующие соглашения. Первый в СССР (он же первый в Европе и Азии) опытный ядерный реактор Ф-1, строительство которого было осуществлено в Лаборатории № 2 АН СССР, был успешно пущен 25 декабря 1946 года.
... докладная записка на имя И. В. Сталина, написанная 28 декабря года Л. П. Берия, И. В. Курчатовым, Б. Л. Ванниковым и М. Г. Первухиным [22, с. 631-632]. «Товарищу Сталину И. В. Докладываем: декабря 1946 года в лаборатории т. Курчатова закончен сооружением и пущен в действие опытный физический уран-графитовый котел. В первые же дни работы (25-26-27 декабря) уран-графитового котла мы получили впервые в СССР в полузаводском масштабе ядерную цепную реакцию. При этом достигнута возможность регулировать работу котла в нужных пределах и управлять протекающей в нем цепной ядерной реакцией. Построенный опытный физический уран-графитовый котел содержит 34800 килограммов совершенно чистого металлического урана, 12900 килограммов чистой двуокиси урана и 420000 килограммов чистого графита. С помощью построенного физического уран-графитового котла мы теперь в состоянии решить важнейшие вопросы проблемы промышленного получения и использования атомной энергии, которые до сего времени рассматривались только предположительно, на основании теоретических расчетов».
Полученная в СССР в 1948 году из-за рубежа информация по атомным бомбам и водородной бомбе явилась важным дополнением к ранее полученной в 1945-1946 годах разведывательной информации. Известными в настоящее время по литературным данным источниками информации 1945-1946 годов по атомным бомбам были Теодор Холл, Клаус Фукс и Давид Гринглас. Известным источником существенной информации 1945 года о ранних подходах в США к проблеме создания водородной бомбы был.К. Фукс
Следует отметить, что хотя американские прототипы РДС-1 (бомба, взорванная 16 июля 1945 года в Аламогордо, штат Нью-Мексико, и бомба, сброшенная 9 августа 1945 года на Нагасаки) сработали в режиме с большим энерговыделением, не вполне удачный исход испытания РДС-1 не мог быть полностью исключен, в том числе и по чисто физическим причинам (относительно большая вероятность преждевременного ядерного взрыва РДС-1 с малым энерговыделением из-за конструктивных особенностей этой бомбы). Испытание РДС-1 состоялось 29 августа 1949 года. На следующий день после испытания, 30 августа 1949 года, Л. П. Берия и И. В. Курчатов подписали рукописный доклад на имя И. В. Сталина, в котором были изложены данные предварительной обработки результатов испытания.
Отметим, что до конца 1951 года в СССР было изготовлено 29 экземпляров первой атомной бомбы РДС-1 [34, с. 549]. В дальнейшем серийно изготавливались атомная бомба РДС-2 и другие усовершенствованные по сравнению с РДС-1 атомные бомбы. В последующие годы все они были заменены атомным оружием новых поколений.