Вконце 1943 года И.В. Курчатов представил отчет М.Г. Первухину о состоянии работ по атомной проблеме. В своем отчете он отмечает:

•в сентябре 1943 года начались испытания центрифуги для разделения изотопов. Испытания проводились для смеси легких газов. Был обнаружен эффект разделения, однако проектные параметры установки не были реализованы. Проведение экспериментов с разделением изотопов урана задерживается из-за отсутствия необходимых количеств гексафторида урана;

•для получения гексафторида урана необходим металлический уран, накопление которого производится в Институте редких металлов. Впервые в СССР (НИИ-42, Наркомат химической промышленности) получено небольшое количество гексафторида урана. Свойства гексафторида урана и его воздействие на различные материалы еще не изучено и эту работу необходимо провести в НИИ-42. Ранее эта задача была поручена Радиевому институту, однако она не была им решена;

•в Радиевом институте были измерены характеристики деления U-235 быстрыми нейтронами. Это первые экспериментальные данные, полученные по этому вопросу в СССР;

•получение тяжелой воды необходимо для создания ядерного реактора, работающего на природном уране и тяжелой воде. Разработан проект экспериментальной установки для получения тяжелой воды. Этот проект передан для изготовления установки в Наркомат химической промышленности;

•проект газодиффузионной машины лабораторией ЦАГИ в срок не выполнен. Независимо от этого проекта Лаборатория № 2 создает упрощенную модель газодиффузионной машины в Свердловске;

•происходитзадержкассозданиемциклотронаиз-засдвигасроковпоставкиэлектромагнита;

•эксперименты, проведенные Лабораторией № 2, показали, что типовая продукция графитовых заводов СССР непригодна для использования в уран-графитовом ядерном реакторе, так как типовой графит содержит значительное количество примесей, которые поглощают нейтроны. В связи с этим необходимо решить новую задачу – получение чистого графита, к решению которой по просьбе Лаборатории № 2 приступил Московский электродный завод.

Вдекабре 1943 года М.Г. Первухин поручил директору НИИ-42 Г.И. Гаврилову форсировать работы по получению гексафторида урана. При этом предписывалось с апреля 1944 года произво-

дить 10 кг UF6 в месяц, а также разработать проект завода, с производительностью 100 кг гексафторида урана в сутки. НИИ-42 предписывалось в 1944 году исследовать физико-химические свойства UF6 и представить результаты этих исследований в Лабораторию № 2.

3.РАБОТЫ ПО АТОМНОЙ ПРОБЛЕМЕ В 1944 ГОДУ И ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ 1945 ГОДА

Основные направления работ в этот период были связаны с анализом разведывательной информации по вопросам разделения изотопов урана, особенностей работы ядерных реакторов и устройства атомной бомбы и с проведением собственных исследований в этих целях.

Существенным фактором, ограничивающим развитие отечественного атомного проекта, было отсутствие необходимых количеств урана, и здесь важным фактором явилась возможность получения немецкого урана после победы в Великой Отечественной войне.

3.1. Вопросы разделения изотопов урана и создание ядерных реакторов

4 января 1944 года И.К. Кикоин и А.И. Алиханов направили М.Г. Первухину записку «Состояние проблемы разделения изотопов урана» по итогам работы за 1943 год. В записке отмечается,

что по представленным разведматериалам и данным собственных исследований эта задача принципиально и технически вполне осуществима. Наиболее приемлемым с технической точки зрения был признан газодиффузионный метод разделения изотопов урана с использованием в этих целях UF6. В качестве основных задач, рассмотрение которых определяет возможность осуществления проекта, отмечались:

•проектирование газодиффузионной установки;

•проблема технологии промышленного изготовления сеток;

•получение гексафторида урана и стойких в его среде вспомогательных материалов. Относительно центробежного метода разделения изотопов отмечалось, что работы ведутся

форсированными темпами, но методика центробежного разделения оказалась технически чрезвычайно трудной.

По разведданным, представленным в январе 1944 года, Эрнест Лоуренс на электромагнитной разделительной установке в США получил несколько граммов U-235. При этом ожидалось, что к марту 1945 года производство U-235 составит приблизительно 450 граммов в сутки. Этот метод был ранее неизвестен в СССР и сильно заинтересовал И.В. Курчатова, который поручил провести исследования по этому вопросу М.Г. Мещерякову. При этом в материалах отмечалось, что основное внимание в США уделяется газодиффузионному методу, и началось строительство большого завода производительностью до 1 кг U-235 в сутки в городе Ноксвилл.

Виюле 1944 года И.В. Курчатов представил М.Г. Первухину записку о рассмотрении материалов по уран-графитовым реакторам, полученных от ГРУ. Он отметил, что значительная часть материалов является секретным справочником по уран-графитовым котлам. Этот справочник очень ценен, так как в нем суммировалась грандиозная по объему работа по определению важнейших физических констант для уран-графитового реактора. В справочнике приведены коэффициенты расширения, теплопроводности, электропроводности, указана механическая прочность графита и урана. Даны температуры плавления, кипения, кривые упругости паров разнообразных урановых соединений, причем многие из них были синтезированы в последнее время и не были известны в

СССР. В справочнике даны таблицы и графики для определения размеров уран-графитового котла в зависимости от его формы (параллелепипед, цилиндр, шар) и коэффициенты мультипликации нейтронов. Приведенные данные для определения толщины слоев различных материалов, необходимых для защиты персонала от вредных излучений котла.

Взаписке И.В. Курчатов отмечает, что успешный запуск первого котла в 1942 году позволил американцам приступить к сооружению второго котла мощностью в 1 МBт с производительностью до 1 грамма плутония в сутки. Вес графита в котле составлял около 500 тонн, урана – 50–70 тонн, а котел имеет форму параллелепипеда с размером стороны около 7 м.

Вдекабре 1944 года при рассмотрении обзора разведданных И.В. Курчатов, в частности, отметил важность информации о существовании радиационного захвата нейтронов ураном-235 и плу- тонием-239 и отступлением от закона 1/v в поглощении медленных нейтронов. Он отметил, что представляется удивительным, что сечение радиационного захвата плутония-239 достигает практически тех же значений, что и сечение деления этого изотопа, и что было бы важно получить более подробные данные по этому вопросу, а также о постановке экспериментов, в которых был определен выход 3 нейтронов, на каждое деление ядра плутония тепловым нейтроном.

Взаписке В.А. Махнева Л.П. Берии (апрель 1945 года) о сроках создания атомной бомбы, в частности, отмечается, что диффузионный завод при Лаборатории № 2 для получения урана-235 предполагается пустить в 1947 году. Его производительность оценивалась в 25 кг U-235 в год. Исходя из затрат от 1 до 10 кг U-235 на изготовление одной атомной бомбы, предполагалось, что в 1947 году можно будет изготовить от 2 до 25 опытных бомб.

Уже в начале 1944 года предполагалось ускорение работ по производству металлического урана (до 500 кг к концу года). В мае–июне 1945 года были получены первые образцы металлического урана высокой чистоты.

Всвязи с острой нехваткой урана в СССР 8 марта 1945 года было выпущено Постановление ГКО «О мероприятиях по обеспечению геологоразведочных работ по урану в 1945 году». Это постановление обязало Комитет по делам геологии интенсифицировать поиск богатых урановых месторождений в СССР. 14 августа 1945 года Комитет по делам геологии направил Л.П. Берии запис-

ку о результатах поисков урановых месторождений в СССР в соответствии с постановлением ГКО. В качестве перспективных месторождений были определены месторождения в Бухарской области Узбекской ССР, в Джелалабадской области Киргизской ССР, отмечалась перспективность Уйгурсайского месторождения в Наманганской области Узбекской ССР, месторождений в полосах сланцев Эстонской ССР.

3.2.Анализ особенностей создания атомной бомбы

Вначале 1944 года А.И. Алиханов, по-видимому, впервые в СССР рассмотрел вопрос о возможности создания средств противодействия атомному оружию. В записке от 4 января 1944 года, представленной И.В. Курчатову, в качестве такого способа он предлагал облучение атомного заряда, работающего на принципе сближения, сильным потоком нейтронов, что вызовет преждевременное нейтронное инициирование заряда и снижение его энерговыделения на несколько порядков.

Взаписке отмечается, что в атомной бомбе могут быть предприняты специальные меры защиты от такого воздействия – в виде окружения бомбы слоем богатого водородом вещества или при нахождении бомбы в грунте на глубине нескольких метров.

Взаписке секретариата СНК СССР «О состоянии работ по урану», выполненной на основе анализа И.В. Курчатова, отмечается, что в работах, выполненных Радиевым институтом, установлено, что вероятность взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами U-235 высока, что соответствует данным, изложенным в материалах разведки. Подобных собственных измерений ранее в СССР

не было, а разведанные в этой части вызывали сомнение. В записке сделан вывод, что в случае изготовления бомбы из U-235 ее вес может быть небольшим.

Взаписках И.В. Курчатова М.Г. Первухину и И.В. Сталину рассматривалась атомная бомба на принципе сближения (осуществляемым пороховыми зарядами) с использованием U-235 или Pu-239. Количество необходимых ядерных материалов оценивалось от 2 до 5 кг (май 1944 года).

В1944 году, по каналам разведки, в СССР из США были направлены образцы урана и бериллия.

Всередине 1944 года Ю.Б. Харитон подготовил предложение к проекту распоряжения ГКО о мерах по разработке конструкции атомной бомбы. В этих целях, в частности, предполагалось организовать в Лаборатории № 2 специальную группу для научно-исследовательской и конструкторской разработки вопросов, связанных с осуществлением создания атомной бомбы, изготовлением опытного образца и со сдачей законченного образца правительственной комиссии.

Вмарте 1945 года И.В. Курчатов после рассмотрения новой информации об атомной программе США отметил, что атомная бомба может быть приведена в действие двумя способами:

•быстрым сближением двух половин заряда урана-235 или плутония-239, находящихся первоначально на расстоянии 0,5–1 метра друг от друга;

•уплотнением зарядов урана-235 или плутония-239 мощным взрывом тротила, окружающего эти вещества.

Величина критического значения массы ядерного заряда не могла быть определена с необходимой точностью и по разным оценкам составляла от 1 до 10 кг. По предварительным расчетам, общий вес атомной бомбы, содержащий от 5 до 10 кг урана-235 или плутония и эквивалентной по своему действию взрыву от 10000 до 50000 тонн тротила, мог составить от 3 от 5 тонн.

7 апреля 1945 года И.В. Курчатов дал заключение на разведданные, поступившие из НКГБ. Материалы относились к ядерным характеристикам изотопов урана и плутония, схеме работы атомной бомбы на принципе имплозии, а также к некоторым вопросам электромагнитного разделения изотопов урана.

К новым существенным данным И.В. Курчатов относит данные о «поразительно высокой» вероятности спонтанного деления Pu-240, а также таблицу точных сечений деления U-235 и Pu-239 быстрыми нейтронами разных энергий. Эти данные позволили надежно определить критические размеры атомной бомбы. Он отмечает, что мы пришли к тем же оценкам эффективности (энерговыделение) и к тому же закону пропорциональности эффективности бомбы кубу превышения ее массы над критической массой, что и в представленных материалах.

В записке отмечалось, что мы только что узнали о методе имплозии и начинаем над ним работу, однако его преимущества перед методом пушечного сближения уже ясны. В полученных материалах этому методу посвящен основной объем и, частности, были даны:

•схема распространения детонации во взрывчатом веществе и процесс деформации материала, окружающего ядерный заряд;

•описание процессов сжатия тела взрывом и самого взрыва;

•особенно существенны были указания на условия, при которых возможно получить симметричность эффекта взрыва, необходимую по самому существу метода;

•описание явлений неравномерного действия взрывной волны и способов устранения этой неравномерности;

•описание техники экспериментов со взрывчатыми веществами и оптики взрывных явлений.

3.3. Данные и поставки из Германии

30 марта 1945 года И.В. Курчатов представил отзыв на материалы ГРУ «О немецкой атомной бомбе». Материал содержал описание конструкции немецкой атомной бомбы, предназначенной для транспортировки на ракете «Фау». В нем, в частности, отмечалось, что перевод U-235 через критичность производился взрывом окружающего ядерный заряд состава из пористого тротила и жидкого кислорода. Цепная реакция инициировалась быстрыми нейтронами при помощи высоковольтной разрядной трубки, питаемой от специальных генераторов. И.В. Курчатов отметил, что все детали конструкции вполне правдоподобны и совпадают с теми, которые у нас кладутся в основу проектирования атомной бомбы.

Вначале 1946 года И.В. Курчатов писал: «До мая 1945 года не было надежд осуществить уран-графитовый котел, так как в нашем распоряжении было только 7 тонн окиси урана и не было надежды, что нужные 100 тонн урана будут выработаны ранее 1948 года. В середине 1945 года Л.П. Берия направил в Германию специальную группу работников Лаборатории № 2 и НКВД во главе с А.П. Завенягиным для розыска урана. В результате большой работы группа нашла и вывезла

вСССР 300 тонн окиси урана и его соединений (в том числе 7 тонн металлического урана), что серьезно изменило положение».

В1945 году из Германии в СССР была перевезена лаборатория Манфреда фон Арденне, и на

еебазе в Сухуми был создан Институт прикладной электронной и ядерной физики (Лаборатория «А» Девятого управления НКВД). В задачи института входило:

•разработка способа разделения изотопов урана электромагнитным методом;

•развитие работ по электронной микроскопии и ее применению в биологии;

•исследования (с использованием циклотрона и высоковольтной установки) применения ядерных излучений в физике, биологии и медицине;

•развитие техники телевидения и радиолокации.

ВСССР также была вывезена лаборатория концерна Сименс во главе с Густавом Герцем, и на

еебазе в Сухуми был создан институт (Лаборатория «Г» Девятого управления НКВД). В задачи института входило изучение точных методов исследования деления ядер U-235 и плутония, разработка новых способов получения тяжелой воды и U-235.

Вноябре 1945 года американские физики Вайнберг и Нордгейм по заданию Артура Комптона провели анализ состояния немецких атомных исследований. В отчете содержался вывод, что немцам были известны оптимальные размеры тяжеловодного реактора, точно было определено количество тяжелой воды, чистота металлического урана была близка к полученной в США, были разработаны такие же, как в США, методы расчета реакторов. Уровень понимания немцами проблемы был вполне сравним с американским и единственным важным обстоятельством, не известным немцам, было незнание свойств изотопа Pu-240 и факта отравления реактора изотопом Хе-135. Неудача немецкой атомной программы объяснялась недостаточным количеством тяжелой воды.