Ссылка на полный текст: Лэпп Р. Э. Атомы и люди | Электронная библиотека | История Росатома
Навигация:
Получение делящихся материалов для американской атомной бомбы
Методы разделения изотопов урана
Метод Филиппа Абельсона производства обогащенного урана методом термодиффузии в жидкой среде
Конструкция атомной бомбы
Формирование рекомендаций по использованию атомного оружия
Комиссия по атомной энергии
Поиск источников урановой руды
Запасы урана в Австралии
Создание тактического ядерного оружия
Идея «термоядерной системы» и её этический аспект
Американская служба обнаружения ядерных взрывов
Реакция в США на испытания первой советской атомной бомбы
Западный взгляд на значение передачи американских атомных секретов для создания РДС-1
Обсуждение вопроса о взаимных инспекциях
Западная оценка роли немецких специалистов в создании советского атомного оружия
Громадное количество тепла, образующееся при делении урана, очень быстро расплавило бы реактор, если бы избыточное тепло постоянно не уносилось водой системы охлаждения. Были приняты специальные меры предосторожности, чтобы не заразить радиоактивными веществами многоводную Колумбию при спуске воды обратно в реку. Дабы убедиться в том, что в нижнем течении реки никто не пострадает, регулярно проводилась проверка на радиоактивность населяющих реку рыб из семейства лососевых. На каждые десять атомов U235, подвергавшихся расщеплению в Ханфордском реакторе, приходилось примерно девять атомов U238, которые превращались в нептуний; последний в свою очередь превращался в плутоний. Количество этого элемента внутри покрытых алюминиевыми чехлами стержней все время возрастало.
Накапливание плутония сопровождается усилением радиоактивности, вызываемым расщепленными атомами урана. После облучения урана в течение нескольких месяцев работа реактора прекращается и специальные управляемые на расстоянии устройства выбрасывают высокорадиоактивные «горячие» стержни в предназначенные для них корзины, находящиеся глубоко под водой. Я никогда не забуду зловещее голубое свечение лежащих под защитной толщей воды «горячих» урановых стержней.
Время — отличное средство снижения уровня радиоактивности продуктов деления, получаемых при производстве плутония, поэтому «горячим» стержням давали возможность «остывать» приблизительно в течение месяца. Затем с помощью дистанционных механизмов стержни подвергались сложной химической обработке с целью отделить небольшое количество содержавшегося в них плутония от массы окружавшего его урана. Эти операции проводились за чудовищной толщины бетонными стенами в отделении завода, которое мы называли «Каньоном».
Очищенная соль плутония тщательно насыпалась в герметические контейнеры из нержавеющей стали. Последние хранились в подвальных помещениях, и, когда их накапливалось достаточное количество, драгоценный груз со специальной вооруженной охраной отправлялся на завод, местонахождение которого держали в глубокой тайне. Здесь уже из соли плутония получали чистый металлический плутоний.
Если задачу получения плутония можно было решить только путем создания ядерного реактора, то к решению проблемы разделения изотопов урана вели многие пути. Разница в массах атомов U235 и U238 совершенно незначительна, опыта в использовании этой разницы для разделения изотопов не было, и поэтому многие специалисты колебались, не зная, на каком из способов остановить свой выбор. Всего было разработано приблизительно шесть способов, за каждый из которых выступало по меньшей мере несколько ведущих специалистов. В конце концов ученые остановились на двух из них, как на наиболее перспективных. Мы не станем здесь подробно говорить об установках по разделению изотопов, ибо это неизбежно повлекло бы за собой рассмотрение целого ряда узкотехнических вопросов.
В основу одного из способов была положена газовая диффузия. Обычно шестифтористый уран является твердым веществом. На воздухе он издает приятный (но очень опасный) запах и образует густые белые нары. При температуре, несколько меньшей точки кипения воды, и под давлением, в два раза превышающим нормальное атмосферное, твердый шестифтористый уран превращается в бесцветный газ. UF6 обладает очень большой корродирующей способностью и поэтому хранится в баллонах из нержавеющей стали. Если этот газ пропустить под давлением через перегородку, состоящую из мельчайших отверстий, содержание U235 в нем несколько повысится. Происходит это оттого, что более легкие молекулы U235 движутся с большей скоростью, чем молекулы U238, и поэтому быстрее будут диффундировать через перегородку.
Изготовление такой пористой перегородки-фильтра было далеко не легким делом, если учесть, что на площади в несколько квадратных дюймов нужно было сделать сотни миллионов совершенно одинаковых отверстий. При малейшем превышении заданного диаметра молекулы газа устремились бы в эту лазейку и перегородка стала бы бесполезной. Так как после каждого пропускания через мелкопористый фильтр газ обогащается весьма незначительно, этот процесс надо повторять много раз. Практически для получения урана, который можно использовать в атомном оружии, необходимо пропустить газ через несколько тысяч газодиффузионных ступеней.
Как только учеными были созданы опытные установки по разделению урана, началось строительство объекта К-25 — так назывался газодиффузионный завод, размещенный в специально построенном для него громадном подковообразном здании, каждое крыло которого имело 400 футов в ширину и полмили в длину. В основу электромагнитного способа разделения изотопов урана была положена идея, использованная д-ром Демпстером в его приборе для взвешивания атомов. На первых порах применение этого метода для дромышленного производства U235 казалось совершенно невероятным; однако под руководством д-ра Лоуренса установки для электромагнитного разделения изотопов были настолько усовершенствованы, что оказалось практически возможным приступить к строительству завода, известного под кодированным названием У-12. Оно обошлось в 350 млн. долларов — на 150 млн. долларов дешевле, чем строительство завода К-25. Мы упоминали, что первоначально было выдвинуто и рассмотрено приблизительно шесть способов разделения урана.
Метод Абельсона, основанный на термодиффузии жидкостей, был крайне прост, хотя теоретические основы этого явления до сих пор еще окончательно не разработаны. Абельсон взял три трубы различного диаметра, поместил их одну в другую и сообщил внутренней и внешней трубам разные температуры. В июне и июле 1941 года он построил диффузионную колонну высотой двенадцать метров и первым из американских ученых добился отделения довольно значительного количества U235. Затем Абельсон допустил крупную ошибку: он перешел на службу в военно-морской флот и собрал свою установку на территории Научно-исследовательской лаборатории флота на берегу реки Потомак к югу от Вашингтона. В 1943 году у Абельсона уже был штат из четырех сотрудников, но только он один имел степень доктора наук. Так как ученый работал для военно-морского флота, он, по его собственным словам, был вскоре «отлучен» от Манхаттанского проекта и лишен всякой информации о ходе работ. По слухам он знал, что его метод никем не используется и что дела в Окридже идут довольно медленно.
Добившись от военно-морского флота увеличения ассигнований, Абельсон попытался приобрести побольше урана для своих опытов. Но здесь его ждало непреодолимое препятствие: командование Манхаттанским округом инженерных войск располагало монопольным правом на запасы этого элемента. Командование флота, разумеется, не имело никакого желания вступать в конфликт с организацией, пользовавшейся особым покровительством президента, и Абельсон вместо урана добился лишь участка на территории Филадельфийской верфи военно-морского флота. Война была в разгаре, потери в судах были огромны, на верфях шла напряженнейшая работа. В списке очередности снабжения материалами и рабочей силой лабораторию Абельсона поставили на двадцать третье место, позади всех других объектов судоверфи. Однако это не обескуражило молодого ученого. Он завел себе друзей среди рабочих верфи и обратился к ним за помощью. В результате к февралю 1944 года его детище выросло, может быть, и в дорогой, но весьма перспективный небольшой экспериментальный завод.
В марте 1944 года Окридж начал подавать сигналы бедствия: объекты К-25 и У-12 нуждались в помощи. Абельсон произвел впечатление в Окридже, когда летом года направил туда 50 фунтов 20-процентного обогащенного урана. Эта помощь Окриджу помогла ему добиться урановой руды для своей опытной установки и заставила Эдварда Теллера обратить внимание на метод Абельсона.
По настоянию Теллера Дж. Роберт Оппенгеймер, директор лаборатории в Лос-Аламосе, посоветовал генералу Гроувзу ознакомиться со способом обогащения урана, разработанным для флота; по его мнению, это было «дешево и сердито».
Обеспокоенный генерал выехал в Филадельфию, чтобы повидать д-ра Абельсона и осмотреть его установку. Инженерные войска армии США уже затратили 1 млрд. долларов на исследования с целью производства ядерного взрывчатого вещества. Военно-морской флот потратил в тысячу раз меньше. Что, если флот с его кустарным способом опередил армию в производстве материалов, необходимых для атомного оружия? Военное министерство держало флот в стороне от всего, что касалось атома, и читатель может легко себе представить опасения генерала Гроувза, когда он въезжал в ворота Лаборатории военно-морского флота. То, что он там увидел, не произвело на него особого впечатления— нагромождение всевозможных труб и только, и вообще вся установка не шла ни в какое сравнение с сооружениями в Окридже. Но, подумал Гроувз, уже 25 июня 1944 года...
Генерал Гроувз действовал быстро и решительно. 1 июля он утвердил проект S-50 — план строительства завода средней мощности по производству обогащенного урана...
... завод работал, и это было самое главное, хотя он и поглощал огромное количество пара — гораздо больше, чем завод К-25, если сопоставить расход пара на обоих заводах на единицу продукции. За время своей работы (он был демонтирован в конце войны) завод S-50 дал много тонн обогащенного урана. Правда, уран этот не был полностью обогащенным и поэтому не мог быть непосредственно использован для снаряжения атомных бомб ...
Хотя расходы на эксплуатацию завода S-50 из-за большого количества потребляемой энергии оказались довольно высокими, затраты на его строительство были невелики. А если бы завод начал работать на год раньше (кстати, это было вполне осуществимо), он принес бы несравненно больше пользы Плутониевому проекту, чем дал окриджским установкам. Достаточно вспомнить, какие трудности пришлось преодолеть Ферми и его коллегам, чтобы получить уран и графит достаточной чистоты.
Оглядываясь на прошлое, мы видим, что можно было сэкономить драгоценное время, но те из нас, кому довелось быть свидетелями лихорадочной работы в и 1945 годах, помнят, как нас тогда поражали темпы строительства атомных заводов. В конце весны года количество ядерного взрывчатого вещества, производимого Ханфордским и Окриджским заводами, исчислялось уже фунтами. Металлурги, используя технологию, разработанную на мизерных количествах драгоценного материала, превращали продукцию этих заводов в блестящий металл.
Теоретическая разработка принципов атомного оружия была начата летом 1942 года в Калифорнийском университете под руководством тридцативосьмилетнего ученого Дж. Роберта Оппенгеймера. В то время Оппенгеймер был профессором физики в Беркли и одновременно преподавал в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.
В Лос-Аламосе дебатировалось множество идей о технических путях решения этой задачи. Очевидно, быстрое сведение вместе нескольких частей заряда ядерного вещества, каждая из которых имеет массу меньше критической, лучше всего можно обеспечить с помощью обычного взрывчатого вещества. Сама собою напрашивалась идея создания устройства вроде длинного орудийного ствола, закрытого с обоих концов. В одном конце ствола должна была находиться «цель» из какого-то количества ядерного взрывчатого вещества меньше критической массы, а в другом конце должен был помещаться «снаряд» из U235, также меньше критической массы. За этим «снарядом» можно было поместить заряд обычного взрывчатого вещества. Именно такая простая конструкция атомной бомбы и была разработана в Лос-Аламосе, где ее окрестили «Тонким».
Начнем с самого центра бомбы. Здесь располагалась полая плутониевая сфера размером, очевидно, не превышающим мяч для игры в бейсбол. В ее полости помещался бериллиевый шар, служивший источником нейтронов. Вокруг плутониевой сферы располагалась другая, очень большая сфера, состоявшая из тридцати шести очень точно обработанных блоков взрывчатого вещества, выполненных в форме линз. В каждой из этих тридцати шести линз помещалось для большей надежности по два детонатора, соединенных в единую электрическую цепь. Такова была анатомия «Толстого» в описании Дэвида Грингласса.
Проследим за тем, что происходит внутри атомной бомбы, постепенно идя от ее периферии к центру — заряду ядерного взрывчатого вещества, который, употребляя сравнение Оппенгеймера, подобен бриллианту, помещенному в громадный ком ваты. При одновременном взрыве всех детонаторов (а речь идет о синхронизации большой точности) мгновенная детонация взрывчатого вещества, превышающего по весу тонну, дает очень мощную взрывную волну. Часть энергии этой волны будет направлена каждой «линзой» внутрь бомбы и сфокусируется в месте расположения заряда ядерного взрывчатого вещества. Все эти взрывные волны одновременно сойдутся в одной точке и сожмут полую плутониевую сферу вокруг бериллиевого шара, как какой- нибудь мячик для игры в пинг-понг. Неудержимо продолжая свой путь, волна направленного внутрь взрыза с огромной силой сдавит плутоний в массу, превышающую критическую. Под воздействием источника нейтронов начнется и с молниеносной быстротой, в течение одной миллионной доли секунды, завершится цепная реакция. Отливающий холодным металлическим блеском шар превратится в неистовствующий, раскаленный до температуры в несколько миллионов градусов газ. Это и будет атомный взрыв. Все это кажется очень простым, но на самом деле такая схема требовала точности синхронизации, которой еще не знала техника. Надо было обеспечить в абсолютно одно и то же время взрыв всех линзообразных блоков взрывчатого вещества. Форму линз следовало рассчитать и выполнить с такой же точностью, как ддя оптических приборов. Кроме того, линзы из взрывчатых веществ можно испытывать, только проводя реальные взрывы — кстати, как раз этим объяснялся грохот, который я слышал, находясь в кабинете профессора Оппенгеймера в Лос-Аламосе.
Если процесс имплозии будет проходить неправильно и ударные волны достигнут центра бомбы не одновременно, симметричность действия всего устройства Первая бомба будет нарушена. В этом случае бомба хотя и разорвется, но вместо мощного атомного взрыва может получиться просто «шипение». Опасения, что именно так и будет обстоять дело при испытании первой атомной бомбы в Аламогордо, были настолько велики, что одной из крупных фирм США даже поручили изготовить невиданных размеров стальной снаряд. В этот снаряд, который мы называли «Дамбо», собирались поместить атомную бомбу, чтобы в случае, если настоящего взрыва не произойдет, разброс непрореагировавшего делящегося вещества был ограничен внутренней полостью снаряда. Однако этот снаряд применен не был, и впоследствии его вывезли в пустыню и подорвали.
31 мая 1945 года комиссия собралась на свое первое заседание совместо с научной группой, чтобы разработать рекомендации по использованию атомного оружия. Выводы комиссии на следующий же день были доложены президенту. Вот как об этом рассказывает Трумэн в своих «Мемуарах» (см. т. 1, «Год важных решений»): «Рекомендации комиссии сводились к тому, чтобы использовать бомбу »в военных целях как можно скорее. Далее, комиссия рекомендовала использовать бомбу без какого-либо специального предупреждения и по такой цели, на которой можно будет полностью показать ее разрушительную силу. Я, конечно, понимал, что атомный взрыв будет означать для противника огромный материальный ущерб и невиданные человеческие жертвы. Но научные консультанты докладывали, что «мы не можем предложить какую-либо техническую демонстрацию, которая могла бы положить конец войне; мы не видим другого приемлемого решения, кроме прямого использования атомной бомбы в военных целях».
Это был первый яркий пример переплетения науки и политики: ученые должны были дать совет по вопросам, имеющим громадное военное и международное значение. Более того, научных консультантов спросили, может ли использование атомной бомбы положить конец войне. Совершенно очевидно, что для ответа на такой вопрос надо было знать общую оценку стратегической обстановки, точнее, требовалось оценить обстановку в фактически блокированной Японии. Какой ущерб японским городам нанесли бомбардировки фугасными и зажигательными бомбами? Насколько ухудшилось снабжение японской промышленности сырьем в результате нарушения морских коммуникаций Японии? Сколько еще времени мог японский народ устоять под непрерывными ударами бомбардировочной авиации?
Ответы на эти вопросы нам сейчас известны из прекрасного отчета «Борьба Японии за окончание войны», составленного американским Управлением по изучению результатов стратегических бомбардировок. В этом документе весьма убедительно доказано, что, когда на Японию была сброшена атомная бомба, она уже стояла на коленях. Мне могут возразить, что такая оценка истинного положения в Японии сделана постфактум и что дать ее 31 мая года вряд ли было возможно. Но данные аэрофотосъемки уже тогда позволяли разведывательным органам армии США сделать правильные выводы о положении дел в Японии. К несчастью, эти данные либо не доходили до генералов Арнольда и Маршалла из-за многочисленных «фильтров», либо эти генералы не считали их заслуживающими серьезного внимания.
Вместе с тем следует отметить, что в памятной записке президенту от 2 июля 1945 года военный министр сделал следующие выводы о бедственном положении Японии: «...У Японии нет союзников. Ее военно-морской флот почти уничтожен, и она может быть подвергнута надводной и подводной блокаде, которая заставит голодать ее население. Ее перенаселенные города, промышленные центры и запасы продуктов питания открыты для массированных ударов нашей авиации».
Сразу же после окончания войны в конгрессе начались дебаты по вопросу об определении тех рамок, в которых следует вести работы в области атомной энергии в послевоенный период. Предстояло решить основной вопрос: останется ли атомная энергия в компетенции военного ведомства или нет. Группа отважных молодых ученых начала кампанию за установление гражданского контроля над атомной энергией. Десятки ученых, ранее пытавшихся замкнуться в башне из слоновой кости, наводнили Вашингтон с намерением «обработать» членов конгресса и склонить их на свою сторону. Искушенные в политике наблюдатели посмеивались над этими наивными людьми, нарушавшими все установленные правила, и полагали, что из этого ничего не выйдет.
Однако ученые нашли нужного им человека в лице Брайена Макмагона, сенатора от штата Коннектикут. «Господин Атом», как прозвали этого проницательного сенатора, проводил дни и ночи в совещаниях с физиками-атомниками и, готовясь к борьбе в Капитолии за создание органа гражданского контроля над атомной энергией, буквально поглощал массу сведений об атоме. Сенатор Макмагон сделал очень важный ход, добившись открытого обсуждения предлагаемого им законопроекта. Был создан специальный комитет из членов конгресса, на заседания которого вызывались ученые, инженеры и административные работники, излагавшие перед конгрессменами свои взгляды по всем аспектам атомной проблемы. Эти совещания являются ярким примером самого тщательного открытого обсуждения всех сторон проблемы атомной энергии. Ничего подобного с тех пор больше не предпринималось.
Первого августа 1946 года законопроект об атомной энергии, или, как его еще называли, «закон Макмагона», вступил в силу. В соответствии с этим законом была создана гражданская Комиссия по атомной энергии. Для руководства работой этого нового органа был создан комитет из пяти членов, назначенных Трумэном в конце 1946 года. Председателем стал бывший глава ТВА [ТВА — Управление по развитию водного, энергетического и сельского хозяйства в долине реки Теннесси] Дэвид Лилиенталь; в состав комитета вошли ученый Роберт Ф. Бэчер, ответственный работник Управления регулирования цен Семнер Пайк, адмирал Льюис Л. Страусс и Ульям Уэймэк, в прошлом журналист. Комиссия собралась на первое заседание 13 ноября года для ознакомления с наследством, доставшимся ей от Манхаттанского округа инженерных войск. С 1 января 1947 года все предприятия Манхаттанского проекта переходили в ведение Комиссии по атомной энергии.
Руководство работами в области атомной энергии должно было перейти от генерала Лесли Гроувза к Дэвиду Лилиенталю. Эти двое людей, мягко говоря, не были друзьями, и Лилиенталь не захотел иметь ничего общего с генералом. Как раз в то время Гроувз лишился почти всякой поддержки в Вашингтоне и чувствовал себя одиноким и несчастным. Он умудрился настроить против себя некоторых выдающихся ученых и изъездил всю страну, выступая с речами, каждую из которых можно был бы назвать «Я сделал это сам».
В тот период я занимал пост консультанта при Генеральном штабе Военного министерства и часто сопровождал Гроувза в его поездках. Возвращаясь с генералом с военных баз, мне обычно приходилось выслушивать его жалобы и подробные рассказы о всех его несчастьях. Генерал считал, что его работу во время войны не оценили должным образом; мало того, он нажил себе врагов даже среди близких к нему генералов. В Пентагоне было по меньшей мере шесть генералов, которые так не любили Гроувза, что решили подготовить ему ложе из терниев. В довершение всего Гроувз обвинил нового руководителя Комиссии по атомной энергии в том, что тот ни в чем с ним не советовался.
Когда Комиссия по атомной энергии вступила во владение наследством, доставшимся ей от Манхаттанского проекта, она обнаружила, что за полтора года, прошедшие с момента окончания войны до образования гражданского органа контроля, работы по атомной энергии пришли в полнейший упадок. Крупные предприятия по Уран и запасы атомного оружия производству плутония на реке Колумбия были в жалком состоянии и нуждались в ремонте. Заводы по разделению изотопов урана работали далеко не на полную мощность.
Ученые Лос-Аламоса были настроены довольно пессимистически. В довершение всего в международной обстановке произошел резкий поворот в худшую сторону. Расщепленный атом сделал еще более ужасной жизнь в этом расколовшемся мире. Необходимо было принимать какие-то меры, чтобы повысить производство ядерного взрывчатого вещества и обеспечить создание более совершенного оружия. Было ясно, что выполнение новой повышенной программы производства атомных боеприпасов потребует большого количества урана.
Комиссия по атомной энергии изучила все имеющиеся в ее распоряжении сведения о запасах этого важнейшего сырья и предприняла решительное наступление по двум направлениям с целью разрешить проблему снабжения ураном. Во время войны и вплоть до момента, когда начала работать Комиссия по атомной энергии, основными источниками добычи урана были рудник Эльдорадо на берегу Большого Медвежьего озера в Канаде и баснословные залежи в Шинколобве, в самом сердце Бельгийского Конго. Перед войной фактически было известно всего лишь четыре крупных месторождения, где добывалась урановая руда.
К двум указанным следует добавить старейшие Иоахимстальские рудники на бывшей германо-чехословацкой границе, эксплуатируемые уже около столетия, и залежи урана на плато Колорадо в США. На Иоахимстальских рудниках вначале добывался уран, который использовался для производства керамических красок. Однако после открытия радия супругами Кюри эти рудники стали играть важную роль как источники добычи радия. Работы на рудниках велись в очень крупных масштабах, так как для получения 1 фунта радия нужно переработать 3 млн. фунтов урановой руды.
Канадский геолог-разведчик Жильбер А. Лабин в 1930 году впервые обнаружил выходящие на поверхность слои породы, содержащие урановую руду, на берегу Большого Медвежьего озера за Северным полярным кругом. Однако 1600 миль отделяло эти богатства от ближайшей железной дороги. Побуждаемый стремлением удовлетворить потребность в дешевом радии и добиться снижения баснословных монопольных цен Бельгийского синдиката, Лабин преодолел все трудности, связанные с организацией добычи и транспортировкой, и начал войну цен с бельгийцами, в результате которой розничная цена на радий упала до 25 тыс. долларов за грамм и стала, таким образом, в три раза меньше его монопольной цены.
Упорный и решительный, Лабин не прекращал работ на руднике вплоть до начала второй мировой войны, когда он оказался отрезанным от своих основных рынков сбыта в Европе; лишь после этого работы были свернуты. Лабин был немало удивлен, когда через два года канадское правительство сделало ему крупный заказ на поставку урановой смоляной руды, тяжелого минерала черного цвета, который раньше ценился только за то, что в нем содержался радий.
Во время войны большую часть урана США импортировали из Бельгийского Конго, где в противоположность арктическим копям Большого Медвежьего озера над рудниками в Шинколобве сияло палящее тропическое солнце и туземцы добывали блестящую урановую обманку из выходящих на поверхность пластов. Это сказочное месторождение было открыто майором Шарпом во время первой мировой войны, когда в поисках меди и серебра он случайно напал на желтовато-зеленоватый минерал на поверхности земли. Это была поистине «золотая жила», хотя в то время эти залежи, пожалуй, не считали важной находкой, так как спрос на уран был невелик.
В 1921 году компания «Юньон миньер дю О-Катанга» начала разработку месторождений Шинколобве с целью добычи радия и захватила в этой области монополию, которой она лишилась после того, как Жильбер Лабин обнаружил залежи урана на пустынных берегах Большого Медвежьего озера. Работы в Шинколобве, так же как и в Канаде, были прекращены с началом второй мировой войны. Бельгийские запасы урановой руды причинили много беспокойства Лео Сциларду, когда для него стало ясно, что после стремительного продвижения на восток через Польшу Гитлер может захватить Бельгию и прилегающие к ней страны. Фюрер наложил эмбарго на весь чехословацкий уран, и Сцилард опасался, что он приберет к рукам и бельгийскую руду. Легкий на подъем и подвижный, несмотря на довольно солидную комплекцию, физик решил действовать, чтобы не дать возможность Гитлеру наложить лапу на урановую руду.
Во время переговоров представителей Манхаттенского округа инженерных войск с находящимся в изгнании бельгийским правительством о возобновлении работ на рудниках в Шинколобве полковник Никольс, второй человек после Гроувза в Манхаттанском проекте, к своему величайшему удивлению узнал, что на острове Стейтен на складах хранилось 1200 тонн отборной высококачественной руды. Эти неожиданно открытые богатейшие запасы и послужили основой как для ранних исследовательских работ с ураном, так и для производства атомных бомб. А вскоре через Атлантический океан потянулись караваны судов с секретным грузом — грязной и на вид никуда не годной урановой рудой.
Вначале в США привозилась отобранная из рудничных отвалов руда с содержанием окиси урана в 50—65 процентов, затем в 1943—1944 годах стали прибывать суда со смоляной рудой, уже добытой в рудниках. Из 42 судов, отправившихся в путь через кишевший вражескими подводными лодками Атлантической океан, было потоплено только два. К концу войны поток драгоценного урана в Окридж достиг, по скромным подсчетам, 10 тыс. тонн.
В этот мощный поток лишь тонкой струйкой вливался уран из собственных залежей Соединенных Штатов на плато Колорадо. Работников Комиссии по атомной энергии беспокоила перспектива полной зависимости США от импорта уранового сырья для атомных заводов, поэтому была начата кампания за разведку залежей этой ценной руды на территории США. Между тем Комиссия по атомной энергии продолжала увеличивать импорт урановой руды из Канады и Африки и всячески поощряла организацию разведки пригодных к разработке залежей руды, содержащей уран.
Однако потребности Комиссии в уране, если рассматривать их с позиций сегодняшнего дня, были весьма скромными, и только когда сенатор Брайен Макмагон выдвинул программу колоссального расширения работ по атомной энергии, началась настоящая урановая горячка.
Потребность в десятках тысяч тонн чистого урана послужила стимулом к организации разведки залежей драгоценной руды во всех уголках земного шара. Само собой разумеется, что Соединенные Штаты постарались сохранить за собой право на руду, добываемую в рудниках Бельгийского Конго. Запасы руды на поверхности уже истощились, нужно было добывать руду в шахтах, но даже здесь уже нельзя было рассчитывать на такие дешевые и богатые жилы, какие встречались в довоенные и военные годы. Правда, те глубокие залежи руды, которые еще оставались в Бельгийском Конго, были богаче, чем в других странах.
Тем не менее Соединенные Штаты начали поиски дополнительных источников урана повсюду и обнаружили их в Африке в самом неожиданном месте. Южная Африка славится своими золотыми и алмазными россыпями. Запасы золота там оцениваются, например, более чем в 12 млрд. долларов. При добыче золота богатая золотоносная руда подвергается химической обработке и из шлама извлекается золото. А на руднике нагромождаются горы никому не нужных отходов. Вернее, они раньше считались ненужными, пока не было обнаружено, что эти руды содержат в несколько раз больше урана, чем золота. Когда-то об этом знали, затем, видимо, забыли, и геолог д-р Джордж У. Бейн, уроженец Канады, который в настоящее время является профессором Амхерстского колледжа, вторично открыл радиоактивность золотоносной руды. Он привез с собой из Южной Африки несколько образцов этой руды, и с тех пор они лежали в его лаборатории в Амхерсте.
Будучи консультантом Манхаттанского проекта, Бейн вспомнил об этих покрытых пылью образцах и, к своему удивлению, обнаружил с помощью счетчиков Гейгера, что они обладают радиоактивностью. Однако эту руду нельзя было поставить в один ряд с минералами Шинколобве и Эльдорадо, и только когда стала ощущаться исключительно острая потребность в уране, США решили использовать южноафриканские золотоносные руды. В среднем одна тонна этой руды содержит около полфунта урана или даже меньше. Это, конечно, не очень много, но зато к вашим услугам на поверхности земли всегда имеются миллионы тонн отходов, готовых к весьма простой обработке.
В конце 1950 года США, Великобритания и Южно- Африканский союз подписали ряд соглашений, согласно которым США должны были получать минимум 60 процентов всего добываемого урана. Было построено 16 заводов для выделения урана как из старых запасов шлама, так и из золотоносной руды в процессе ее переработки. Чтобы дать некоторое представление об этом проекте, скажем, что один завод может переработать 100 тыс. тонн руды в месяц.
При работе всех заводов на полную мощность ежегодно будет перерабатываться более 20 млн. тонн руды! Если считать, что каждые 10 тонн руды дают 3 фунта урана, то продукция только южноафриканских предприятий составит 6 тыс. тонн урана. Этот драгоценный продукт переправляется в США в виде тяжелой густой массы желтого цвета U308 (окись-закись урана), известной у рудокопов как уран 308, в прочных металлических бочках емкостью около 100 литров.
Так же как вновь открытые залежи в Африке соперничают с месторождениями в Шинколобве, угрожая обогнать их в будущем по добыче урана, недавно открытые залежи в Канаде оставляют далеко позади первоначальные разработки в Эльдорадо. Когда Жильбер Лабин, несмотря на свой возраст — ему шел 62 год,— снова занялся поисками и разведкой урановых месторождений, он напал на богатые залежи в районе озера Атабаска и подписал с канадским правительством контракт на пятигодичную эксплуатацию своих Ганнарских рудников в Биверлодже на общую сумму 160 млн. долларов. Было объявлено, что Саскачеванские залежи превосходят Эльдорадсксе месторождение, однако и эти залежи вскоре уступили первое место более богатой находке на северном берегу озера Гурон в районе Блайнд-Ривер.
В 1949 году, исследуя район Блайнд-Ривер, канадский геолог Фрэнк Жубен обнаружил там следы радиоактивности, но урана не нашел. Эта загадка осталась нерешенной, и геолог вернулся к ней спустя 4 года. Вскоре он установил, что радиоактивность была вызвана ураном, вымытым из поверхностных слоев почвы, содержавших урановую руду.
В мире, несомненно, существовали еще не обнаруженные залежи урана, причем предполагали, что большие запасы содержатся в недрах Австралии. Богатые залежи руды дважды оказались там неожиданными трофеями охотников за ураном. Залежи руды в Рам- Джангл были обнаружены старым опытным разведчиком Джеком Уайтом, правда, совершенно случайно, вр Уран и запасы атомного оружия 103 время охоты на кенгуру. Австралийское правительство выдало ему за это премию в размере 56 тыс. долларов, освободив ее от обложения налогами.
Аналогичным образом окончилась охота трех австралийских охотников на буйволов в пустынных районах северной части страны. Преследуя раненого буйвола, охотники наконец загнали его в долину и убили. Но здесь их внимание привлек какой-то минерал, и, вернувшись на это место уже со счетчиком Гейгера, охотники убедились, что нашли ценную урановую руду. Жила была настолько богатой, что охотники отказались от правительственной премии и стали разрабатывать залежи сами. В 1948 году Комиссия по атомной энергии объявила об установлении своих гарантированных цен на добываемую в пределах США урановую руду. Однако до года этот шаг не давал почти никаких результатов.
В 1952 году в один знойный летний день молодой геолог техасец обнаружил богатую рудную жилу примерно в 65 километрах юго-восточнее города Моб (штат Юта). Специалисты Комиссии по атомной энергии и другие геологи-разведчики исследовали поверхностные пласты в этом районе еще до того, как на сцене появился тридцатитрехлетний Чарли Стин.
Стин, который время от времени занимался поисками нефти и олова, рассудил, что уран с равным успехом может залегать и в глубине. Он занял денег, выбрал место и пробурил пробный шурф. Но бур, который он одолжил для этой цели, сломался, не дойдя до намеченной глубины, и Стин, удрученный неудачей, набил карманы кусками породы и решил уехать. Остановившись у бензозаправочной колонки, он увидел, как служащий демонстрировал радиоактивность каких-то минералов.
Стин, которому было не по средствам иметь счетчик Гейгера, вспомнил про свои образцы и попросил проверить их. К его величайшему удивлению стрелка на шкале счетчика мгновенно отклонилась. Не теряя времени, Стин сделал заявку, и вот тогда-то в США началась урановая лихорадка.
Для того чтобы расширить нашу программу атомных испытаний, потребовался такой толчок, как корейские события. Война в Корее не столько привлекла внимание к мощному оружию, сколько показала необходимость разработки бомб малого калибра. Жизнь подсказывала, что такое оружие будет более полезным на поле боя, где оно сможет заменить массированный артиллерийский огонь. Создание атомной бомбы малого калибра, или тактического оружия, имеет довольно сложную историю. В январе 1951 года Комиссия по атомной энергии построила Невадский полигон для испытания небольших атомных бомб.
Прототипы этих новых бомб были испытаны в начале 1951 года, когда Комиссия по атомной энергии открыла свой полигон в штате Невада, расположенный северо-западнее Лас-Вегаса и северо-восточнее Долины Смерти. Там, на плоском плато, где можно встретить только стада, пасущиеся на пустынных пастбищах, да ядовитых ящериц, Комиссия по атомной энергии испытала ровно дюжину «ядерных устройств» в 1951 году и почти столько же в последующие годы. Все испытанные «устройства» были небольшими бомбами, обычно имевшими мощность менее 30 килотонн.
Необходимость проведения столь многочисленных испытаний объясняется тем, что перед создателями бомбы стояли две противоречивые задачи. С одной стороны, по своей конструкции бомба должна была быть максимально прочной и иметь минимальные габариты. С другой стороны, ядерный заряд должен был обладать предельным коэффициентом использования, чтобы не расходовался напрасно материал для снаряжения бомб, стоимость которого доходила до 10 тыс. долларов за фунт. К сожалению, по мере сокращения размеров бомбы снижался коэффициент использования ядерного заряда. Более того, существовал определенный предел уменьшения количества материала для бомбы, что обусловливалось необходимостью наличия критической массы для осуществления цепной реакции.
Так, например, если бы вы захотели испытать новое устройство, предназначающееся для использования в качестве боевой части управляемого снаряда, то вы не могли бы получить все необходимые данные, произведя всего один взрыв. Вам пришлось бы выполнить несколько взрывов, чтобы получить «точки на кривой» и определить таким образом оптимальные данные для нового оружия. Если учесть к тому же разнообразие типов оружия, в котором нуждались вооруженные силы, то становится вполне понятной потребность в таком количестве испытаний. Эти испытания, проводившиеся на полигоне в штате Невада, обеспечили экспериментальную основу ,пля создания ядерных зарядов для различного типа управляемых снарядов, торпед (морских и авиационных) , артиллерийских снарядов, мин и, разумеется, авиационных бомб. Таким образом, состав младших членов «семейства ядерного оружия» был многочисленным и разнообразным.
Сравнительно невысокий коэффициент использования ядерного горючего в этом тактическом оружии и главным образом огромный спрос на него со стороны военных обусловили и потребовали резкого увеличения наших запасов делящихся материалов. Фактически, как мы увидим, именно спрос на этот вид оружия обеспечивает сегодня работу заводов Комиссии по атомной энергии на полную мощность.
После испытаний на атолле Бикини в 1946 году у ученых Лос-Аламоса родилась идея «термоядерной системы», то есть «водородной бомбы», однако работа зашла в тупик, когда обнаружилось, что они не могут закончить расчетов. Нужны были электронные вычислительные машины, а в то время таких машин не было. Поворотный момент в истории сверхбомбы наступил осенью 1949 года, когда ученых ошеломило известие о испытаниях атомной бомбы в Советском Союзе. Это важное событие, положившее конец нашей монополии на атомное оружие, обеспокоило ученых в Лос-Аламосской лаборатории и за ее пределами.
Один ученый-физик, молодой красивый блондин д-р Луис Альварес, наблюдавший за взрывом над Хиросимой из самолета, вел дневник, куда заносил все волнующие его события. По этому дневнику, как по документу, я могу проследить некоторые события, которые привели к обсуждению судьбы сверхбомбы за столом заседаний Комиссии по атомной энергии. В сентябре 1949 года талантливый молодой Альварес встретился с профессором Э. О. Лоуренсом и Эдвардом Теллером, чтобы обсудить вопрос о возможностях Соединенных Штатов хоть как-нибудь компенсировать потерю монополии на атомную бомбу. Все трое сошлись на том, что такой компенсацией может быть сверхбомба, и принялись за дело. Ими руководил страх перед тем, что Советы уже напали на след сверхбомбы. «Если это действительно удалось, — говорил Альварес, — то они сделают гигантский скачок вперед, обгонят нас и, по существу, сведут на нет наши запасы атомного оружия».
Лоуренс, Альварес и Теллер немедленно полетели в Лос-Аламос и Вашингтон, где начали агитировать за безотлагательное принятие программы разработки сверхбомбы. Они считали, что нужно не откладывая приступить к строительству новых реакторов для производства сверхтяжелого водорода, именуемого химиками тритием. Эта мера представлялась им решающей для создания водородной бомбы.
В распоряжении Трумэна немедленно приступить к работе над водородной бомбой ученые усмотрели разрешение на открытую дискуссию по важнейшим вопросам этой проблемы. После Хиросимы многие рассудительные ученые задумывались над моральной стороной решения применить бомбу.
Высказал свою точку зрения по этому вопросу Артур Комптон; то же самое сделал Гарольд Юри. Целая группа бывших специалистов Лос-Аламоса подписала заявление, в котором требовала, чтобы Соединенные Штаты обязались никогда не применять водородной бомбы первыми. В заключение они говорили: «Нашей работе по созданию водородной бомбы может быть найдено лишь одно оправдание — мы создаем водородную бомбу, чтобы предотвратить ее применение».
Красноречивый д-р Оппенгеймер, возглавлявший Институт научных проблем в Принстонском университете, выступил со страстным призывом: «Несмотря на то, что решения добиваться или не добиваться международного контроля над атомной бомбой и пытаться или не пытаться создавать водородную бомбу являются, в сущности, сложными техническими проблемами, они тем не менее затрагивают саму основу нашей морали. То, что эти решения принимаются на базе фактов, хранящихся в тайне, представляет для нас серьезнейшую опасность. Дело не в том, что у людей, готовящих решения и принимающих их, недостает мудрости. Дело в том, что нельзя принять мудрых решений и нельзя даже установить истины без обмена мнениями и без критики. Факты, относящиеся к делу, могут не представлять ценности для противника, но они чрезвычайно важны для понимания вопросов политики. Если мы во всем будем руководствоваться только страхом, в критический момент мы погибнем. Не всегда можно бороться со страхом, искореняя породившие его причины; иногда достойным ответом страху может быть смелость.
Представитель противоположного лагеря, деятельный и исключительно подвижный, несмотря на поврежденную ногу, д-р Теллер бросил вызов своему бывшему коллеге по Лос-Аламосу. Через «Бюллетин оф атомик сайентистс» {«Бюллетень ученых-атомников») Теллер бросил боевой клич, призвав своих собратьев физиков засучить рукава и помочь усовершенствовать сверхбомбу. Он ругал своих друзей ученых за то, что их занимали совсем не научные аспекты проблемы ядерных вооружений, и категорически заявлял: «Не дело ученых решать, следует ли создавать водородную бомбу, нужно ли ее применять, и если применять, то как».
Ученые были обеспокоены и продолжали открыто высказывать свои взгляды. Такая откровенность тревожила работников Комиссии по атомной энергии, но настоящая буря разразилась, когда профессор Корнельского университета Ганс Бете, теоретик, известный своими работами по термоядерным реакциям, опубликовал, или, вернее, попытался опубликовать, статью в журнале «Сайентифик америкен». Д-р Бете весьма любезно послал один экземпляр своей рукописи в Комиссию по атомной энергии, где она покрывалась пылью, в то время как статья печаталась в типографии. Было напечатано уже 3 тыс. экземпляров журнала, когда по приказу Комиссии машины были остановлены. Одновременно штаб-квартира Комиссии по атомной энергии разослала своим ученым и бывшим служащим телеграммы, в которых было буквально сказано: «Попридержите язык».
Эта грубая попытка заставить ученых прекратить открытое обсуждение проблемы водородной бомбы вызвала у них такой гнев, что через три дня Комиссия по атомной энергии была вынуждена разослать еще одну пачку телеграмм, в которых уже говорилось примерно так: «Попридержите язык, пожалуйста». Д-р Бете и издатели журнала «Сайентифик америкен» отделались тем, что внесли незначительные изменения в рукопись, после чего типографские машины снова заработали. Однако 3 тыс. экземпляров журнала были сожжены, а со всех американских издателей была взята соответствующая подписка.
Содержать большие испытательные полигоны очень дорого, и даже Советский Союз, располагающий огромной территорией Сибири, не может с легким сердцем отводить для полигонов участки в тысячи квадратных миль. Но для проведения испытаний многомегатонных бомб вблизи земной поверхности Советам обязательно были бы нужны полигоны. Вот почему, как известно, они предпочитали производить взрывы некоторых своих мощных бомб на большой высоте. До тех пор пока огненный шар не касается поверхности земли, опасность интенсивного местного выпадения осадков невелика.
Однако как бы тщательно ни хранили свои секреты русские, им не удастся скрыть свои испытания бомб от любопытных взоров Запада. Этим я не хочу сказать, что у нас есть агенты на их испытательных полигонах. Мы «любопытствуем» издалека, самым необычным образом. Мы возлагаем свои надежды не на шпионов, а на ученых и приборы. Соединенные Штаты организовали в 1947 году специальную службу дальнего обнаружения взрывов, единственная задача которой следить за советскими испытаниями ядерного оружия.
Как показали дальнейшие события, советники ООН, не располагавшие никакими секретными сведениями о бомбе, попали в самую точку, а ведущие эксперты США явно просчитались. Правда, следует отметить, что позднее эти выводы американских специалистов были пересмотрены в сторону сокращения сроков, но, несмотря на это, Центральное разведывательное управление летом года считало, что взрыв первой советской атомной бомбы произойдет не раньше зимы 1951/52 года.
Службе дальнего обнаружения взрывов, которую Эллису Джонсону удалось создать в 1948 году, не пришлось долго ждать новостей о советском испытании ядер- ного оружия. В августе следующего года самолеты ВВС, проводившие полеты над территорией США, доставили на землю пробы воздуха, взятого на большой высоте. Предварительный анализ этих проб воздуха показал, что уровень радиоактивности в нем выше обычного.
Следующий шаг этой операции, получившей название «Вермонт», состоял в том, чтобы удостовериться, что радиоактивность была вызвана взрывом бомбы. Пробу зараженного воздуха в спешном порядке направили в радиохимическую лабораторию, специально созданную для этой цели. Вскоре результаты анализа показали, что в пробе содержатся «осколки» ядер плутония. Не было никаких сомнений — Советы произвели ядерный взрыв.
... стало известно, что английские власти арестовали некоего д-ра Клауса Фукса, который ранее занимал довольно высокий пост в Лос-Аламосе. И немедленно почти все решили: «Д-р Фукс передал Советам атомную бомбу». Конечно, мы знаем, что Фукс был детально знаком с работами, проводимыми в Окридже. Более того, Фукс написал в Лос-Аламосе «Руководство по технике имплозии». Но между планами на бумаге и действующими заводами огромная разница.
Д-р Джеймс Бекерли, начальник секретного отдела Комиссии по атомной энергии, заявил: «Из сообщений шпиона советские технические специалисты, возможно, и могли узнать принцип действия атомного оружия, но не этими сообщениями создавалось оружие и громадные заводы по производству делящихся материалов, необходимых для получения ядерного взрывчатого вещества».
Как же в таком случае можно объяснить неожиданно быстрый успех Советского Союза в деле создания их первой атомной бомбы, известной у нас как «Джо-1»? При этом, конечно, нужно помнить, что их успех оказался неожиданностью только для американских специалистов.
Физик Джеймс Бекерли высказался по этому вопросу (после того, как он оставил свой высокий пост) следующим образом: «Лично я считаю, что атомная бомба поступила на вооружение СССР в 1949 году главным образом благодаря усилиям советских ученых и инженеров».
Давайте рассмотрим две области, в которых д-р Фукс мог бы принести Советам наибольшую пользу.
Во-первых, он мог передать им сведения о технологии производства в Окридже. В связи с этим я хочу подчеркнуть два момента.
Первый: в атомной бомбе «Джо-1», испытанной русскими, было использовано ядерное взрывчатое вещество такого же типа (плутоний), что и производимое нами в Ханфорде, но не такое, которое мы производили в Окридже.
Второй момент: планы атомного завода — это еще не решение всей проблемы в целом. Главная трудность в дни войны заключалась в строительстве огромных атомных заводов в Окридже и Ханфорде; однако это был скорее секрет американской промышленности, чем науки.
Во-вторых, пусть даже Фукс действительно передал Советам сведения о производстве бомбы.
Но вспомните, когда мы говорили о первой американской бомбе, я подчеркивал, что специалисты в Лос-Аламосе были готовы к испытанию задолго до того, как с заводов прибыло ядерное взрывчатое вещество. Все вышесказанное сводится к следующему: основные трудности, которые должны были преодолеть Советы для создания бомбы, были связаны с тяжелой промышленностью и производством. Атомные секреты, фанатически оберегаемые Соединенными Штатами, скрыли от нас тот факт, что у Советского Союза были свои прекрасные ученые которые могли найти ответы на все вопросы самостоятельно. Согласно всем законам природы, наука одинакова по обе стороны «железного занавеса».
Кремлевские лидеры выступили с предложениями, которые основывались на фактических запасах делящихся материалов и ядерного оружия. Они понимали, что при наличии столь больших запасов ядерного взрывчатого вещества практически невозможно организовать систему точного учета всего материала для бомб. Так как для производства мощных сверхбомб требуется сравнительно небольшое количество ядерного взрывчатого вещества, какая-нибудь страна всегда могла бы скрыть несколько десятков бомб.
Советы признали существование «напряженности и недоверия» в мире и нежелание стран допускать нарушение своего суверенитета. Система инспекции, предложенная Советами, предусматривала организацию контрольных постов в портах, на железнодорожных узлах и аэродромах, то есть в тех пунктах, где можно заметить приготовление к войне. Этим можно было бы создать гарантию от внезапного нападения.
После того как Советский Союз положил начало переговорам об организации инспекции, к этой теме вернулся президент Эйзенхауэр, предложив план воздушной разведки, который широко известен как его предложение «открытого неба». Это предложение использовать метод фоторазведки для инспектирования территории государств, сделанное во время Женевского совещания летом 1955 года, было всего лишь воскрешением планов 1946 года, однако, учитывая новый этап в советско-американских отношениях, о нем объявили как о решении проблемы международного контроля. На самом же деле роль этого предложения сводилась лишь к тому, чтобы не дать захлопнуть дверь для ведения последующих переговоров. Этот план предлагал осуществлять взаимные полеты над территорией США и СССР на разведывательных самолетах обеих сторон.
Сведения, полученные в результате изучения аэрофотоснимков, могли указать на необычные действия на инспектируемой территории, которые могут предшествовать началу войны. Лишь немногие американцы понимали, что такая система даст США сведения, значительно превосходящие по своей ценности данные, которые будут получать Советы. Наша страна и так открыта для изучения, в то время как внутренние районы Советского Союза в основном закрыты для американцев.
Кое-кто из нас пытался обнаружить признаки того, что успехи Советского Союза в области ядерной физики достигнуты благодаря талантливым немецким ученым. Оказалось, что это не соответствует действительности, и впоследствии мы узнали, что те немецкие специалисты, которые действительно приехали в Россию, были изолированы от русских специалистов и не допускались к участию в важнейших работах. Некоторых из советских делегатов мы хорошо знали по их довоенным работам, а некоторые были нам совершенно незнакомы, и поэтому мы никак не могли определить, прислал ли Советский Союз в Женеву свою первую или вторую сборную. Один из моих коллег сказал об этом так: «Если это вторая сборная, то я определенно хотел бы познакомиться с первой».