ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ 1

1.Основные моменты в докладе Л.П. Берия И.В. Сталину (март 1942 года)

Вразведывательных материалах, полученных из Великобритании, и докладе Л.П. Берия отмечается, что с 1939 года в условиях секретности во Франции, Англии, США и Германии ведется работа по использованию урана для военных целей.

1.Английский Военный Кабинет сформировал Урановый комитет во главе с известным физиком Дж.П. Томсоном, который координирует работу английских ученых по теоретическим, экспериментальным и прикладным вопросам использования атомной энергии.

2.Перспективным материалом в этих целях является один из изотопов природного урана (U-235), обладающий свойством эффективного расщепления.

Значительные запасы урановой руды имеются в Канаде, в Бельгийском Конго, в Судетах и в Португалии.

Английские ученые Пайерлс и Байс разработали метод выделения изотопа U-235 при помощи диффузионного аппарата доктора Симона, который рекомендован для практического использования получения материала урановой бомбы. (Отметим, что в первичном материале, поступившем из Великобритании, указано, что исходным сырьем для разделения изотопов является гексафторид урана, являющийся химически активным веществом, что приводит к усложнению работы сепарационного завода).

3.Профессор Пайерлс дал теоретическую оценку критической массы U-235 в 10 кг. (Отметим, что в первичном материале, поступившем из Великобритании, величина критической массы U- 235 называлась в пределах 10–43 кг, в зависимости от предположений о сечении деления урана, которое предполагалось уточнить экспериментально. Верхнее значение критической массы из этого диапазона, которое по неизвестным причинам не попало в доклад Л.П. Берия, достаточно близко к действительному значению критической массы металлического U-235, составляющей 50 кг).

Количество вещества меньше критического значения устойчиво и безопасно, в то время как в случае массы вещества больше критической в ней возникает прогрессирующая реакция расщепления, вызывающая колоссальной силы взрыв.

При проектировании бомб активная часть должна состоять из двух равных половин, в своей сумме превышающих критическую величину. Для производства максимальной силы взрыва этих частей U-235, по данным профессора Фергюссона, скорость перемещения масс должна составлять 6000 футов/сек (1,8 км/сек). При уменьшении этой скорости происходит затухание цепной реакции, и сила взрыва значительно уменьшается, но все же значительно превосходит силу взрыва обычного ВВ.

Профессор Тейлор рассчитал, что действие взрыва 10 кг U-235 будет соответствовать действию взрыва 1600 тонн тринитротолуола.

4.Основные проблемы в создании урановой бомбы связывались с выделением U-235 из других изотопов и получении необходимой скорости перемещения масс.

5.В качестве основных выводов отмечается, что руководство Великобритании считает принципиально решенным вопрос о военном использовании атомной энергии U-235, создана предварительная теоретическая часть для проектирования и постройки завода по изготовлению урановых бомб, объединены в рамках урановой проблемы усилия крупных ученых, организаций и фирм Англии.

6.Специалистами по вопросам расщепления атомного ядра в СССР названы академик П.Л. Капица, академик Д.В. Скобельцын и профессор А.А. Слуцкий.

2. Анализ данных из Великобритании

7 марта 1943 года начальник Лаборатории № 2 АН СССР И.В. Курчатов направил М.Г. Первухину записку о результатах рассмотрения им материалов по проблеме урана, полученных из Великобритании. Это значительный документ на 14 страницах, включающий три проблем-

ных раздела: I. Разделение изотопов. II. Проблема ядерного взрыва и горения. III. Физика процесса деления и Заключение. И.В. Курчатов в целом отметил, что получение этого материала «имеет громадное, неоценимое значение для нашего государства и науки».

Наиболее ценная часть материалов по оценке И.В. Курчатова относится к проблеме разделения изотопов урана.

По данным материалов, единственным рациональным путем решения проблемы разделения изотопов принято их разделение при помощи диффузии через мембрану с мелкими отверстиями. В записке отмечается, что предпочтение метода диффузии методу центрифугирования явилось для наших физиков и химиков неожиданным, так как метод диффузии считался нашими специалистами практически неприменимым для разделения изотопов тяжелых элементов. Получение данных материалов определило включение в план наших работ по проблеме наряду с центрифугированием (метод Ф.Ф. Ланге) и метода разделения диффузией.

И.В. Курчатов отмечает, что представленная работа представляет крайне обстоятельное исследование, включающее подробное рассмотрение всех звеньев разделительной машины. По его мнению, с помощью данных материалов после их проверки и некоторых дополнений советскими специалистами может и будет разработана модель разделительной установки методом диффузии.

Взаписке И.В. Курчатов отметил, что в материалах содержится ряд экспериментальных данных и сведения о плане работ по изготовлению разделительных машин и проектированию разделительного завода. Он отмечает, что эти данные менее систематичны и что было бы желательно получить дополнительные сведения и приводит ряд конкретных вопросов по инженерной схеме разделительной машины.

Вматериалах также приводились краткие характеристики методов термодиффузии, центрифугирования и электромагнитного метода для разделения изотопов урана, которые характеризовались, как малопригодные для решения данной задачи. И.В. Курчатов отметил, что:

• малая эффективность метода термодиффузии была	подтверждена расчетами
Я.Б. Зельдовича, выполненными по его поручению в марте	1943 года;

•эффективность метода центрифугирования может быть оценена после исследования аппаратуры, разрабатываемой под руководством Ф.Ф. Ланге;

•справедливость оценки малой эффективности электромагнитного метода разделения

проверяется Л.В. Арцимовичем.

Значение второй части материалов также было высоко оценено И.В. Курчатовым.

В первую очередь, это относилось к утверждению о возможности осуществления цепной реакции в смеси окиси природного урана (или металлического урана) с тяжелой водой, так как для наших физиков такое утверждение явилось неожиданным и противоречащим установившейся точке зрения. Данные материалов основывались на экспериментах ученых Ганса Хальбана и Льва Коварски (1940 год), располагавших большими количествами тяжелой воды. И.В. Курчатов пояснил, что оценка советских ученых была основана на расчетном определении максимально допустимого сечения захвата тепловых нейтронов ядрами дейтерия в 0,003 барн (Ю.Б. Харитон, Я.Б. Зельдович) и опубликованного в 1940–1941 годах учеными США (группой под руководством Луиса Альвареса) экспериментального значения сечения в 0,01 барн. Отечественных экспериментальных данных величины сечения захвата не было из-за отсутствия в СССР тяжелой воды.

И.В. Курчатов отмечает, что опубликованные исследования систем уран-замедлитель производились с однородными смесями компонент и отмечает необходимость исследования неоднородных систем, когда уран будет сконцентрирован в блоках внутри тяжелой воды, как возможно более перспективных. Анализ сравнительных свойств однородных и неоднородных систем планируется поручить Ю.Б. Харитону и Я.Б. Зельдовичу.

И.В. Курчатов отмечает очень важные замечания в материалах о возможности использования в качестве материала для бомбы элемента с массовым числом 239, который должен получаться в урановом котле при захвате нейтронов ядрами U-238.

По третьему разделу материалов И.В. Курчатов отмечет следующий ряд моментов. Во-первых, он отмечает подтверждение Отто Фришем явления самопроизвольного деления

урана, открытого Г.Н. Флеровым и К.А. Петржаком, которое не позволяет до самого момента взрыва сосредотачивать уран в надкритической массе.

Во-вторых, он отмечает, что рассматриваемый в материалах способ создания атомной бомбы из двух частей урана, сближаемых с большой скоростью, не является для советских физиков новым, и что аналогичный прием был предложен Г.Н. Флеровым.

В-третьих, он отмечает, что в материалах приведены данные о числе вторичных нейтронов (2–3 нейтрона) на каждый акт деления и приложена кривая для распределения вторичных нейтронов по энергии. Однако материалы не содержат данных, какие нейтроны (медленные или быстрые) делят ядра. Если данные относятся к делению U-235 медленными нейтронами, то эта информация не содержит ничего нового, так как аналогичные результаты были опубликованы в 1939–1940 годах. Если же они относятся к делению ядер урана быстрыми нейтронами, то значение этих данных чрезвычайно велико. Поэтому представляется важным выяснить, к чему относятся эти данные, и получить дополнительную информацию по этому кардинальному вопросу.

В-четвертых, он отмечает важность данных по фактическим значениям сечения деления ядер U-235 (2–3) барна в диапазоне энергий от 200 до 800 кэВ. Это важно, так как экспериментальные данные охватывают только небольшую область энергий нейтронов, а теоретические зависимости давали для существенного диапазона энергий нейтронов от 1 кэВ до 1 МэВ различные результаты.

3. Об использовании уранового котла для получения трансурановых элементов

22 марта 1943 года И.В. Курчатов направил М.Г. Первухину записку, в которой он изложил новый подход к решению проблемы создания атомной бомбы. Этот момент явился одним из переломных событий в истории создания атомной бомбы СССР.

И.В. Курчатов отмечает, что в материалах разведданных, которыми он занимался, содержались отрывочные замечания о возможности использовать в урановом котле не только U-235, но и U- 238, и возможном использовании продуктов сгорания U-238 в качестве материала для бомбы вместо U-235. В связи с этим И.В. Курчатов внимательно рассмотрел последние из опубликованных специалистами США работ по трансурановым элементам (эка-рению-239 и эка-осмию-239) и установил новое направление в решении всей проблемы, обусловленное особенностями трансурановых элементов.

И.В. Курчатов рассматривает цепочку нейтронных захватов на ядрах U-238, приводящих последовательно к образованию нестабильного ядра U-239 (время жизни около 20 минут), переходящего в эка-рений (нептуний-239), также нестабильный (время жизни около двух суток) и переходящий в эка-осмий (плутоний-239), который будет существовать в течение длительного промежутка времени и накапливаться в урановом котле.

По теоретическим представлениям попадание нейтрона в ядро эка-осмия должно сопровождаться процессом деления с испусканием вторичных нейтронов, так что в этом отношении он должен быть эквивалентен U-235. Если это действительно так, то «эка-осмий» можно будет выделить из «уранового котла» и использовать как материал для создания «эка-осмиевой» бомбы. При таком решении проблемы отпадет необходимость разделения изотопов урана.

И.В. Курчатов отмечает, что такое решение проблемы может быть реализовано:

•при условии создания «уранового котла» на оксиде природного урана;

•при условии, что свойства «эка-осмия» аналогичны свойствам U-235.

Далее он пишет, что в СССР работа по эка-рению-239 и эка-осмию-239 не проводилась. Основные работы в этом направлении были выполнены под руководством Эрвина Мак-Миллана, располагавшего наиболее мощным циклотроном в мире в лаборатории Эрнста Лоуренса в Беркли, Калифорния. Из последней публикации Мак-Миллана в 1940 году следует, что он получил довольно большие количества эка-осмия-239 и был в состоянии изучить его свойства. В СССР невозможно изучить его свойства ранее середины 1944 года после восстановления и пуска наших циклотронов. Он отмечает, что вопрос о возможности некоторых предварительных исследований еще в 1943 году будет обсуждаться с В.Г. Хлопиным и Г.Н. Флеровым.

И.В. Курчатов предлагает дать указания разведывательным органам выяснить, что сделано в рассматриваемом направлении в Америке. Подлежат выяснению следующие вопросы:

•происходит ли деление ядра эка-осмия-239 под действием быстрых или медленных нейтронов;

•если происходит, то каково сечение деления (отдельно для быстрых и медленных нейтронов);

•происходит ли спонтанное деление эка-осмия и с каким периодом полураспада;

•какие превращения во времени испытывает эка-осмий-239;

•каково содержание работ с циклотронными установками.

И.В. Курчатов отмечает, что изложенные соображения он обсуждал с А.И. Алихановым и И.К. Кикоиным, и что количественный учет деталей процесса он поручит Я.Б. Зельдовичу.

4. О рассмотрении перечня американских работ по проблеме урана

Не позднее июня 1943 года были получены разведданные, содержавшие перечень 286 работ (заголовки и в отдельных случаях краткие комментарии) американских ученых по проблеме урана. Этот перечень был проанализирован И.В. Курчатовым, и по результатам рассмотрения он направил 3 июля 1943 года записку М.Г. Первухину. В записке он отмечает сведения, которые было бы желательно получить по данным материалам. Он предлагает также ознакомить с результатами проведенного рассмотрения С.В. Кафтанова (уполномоченного ГКО по науке) и Г.Д. Овакимяна (начальника отдела Первого управления НКГБ).

Во-первых, И.В. Курчатов отмечает 29 работ по разделению изотопов урана методом диффузии. Он пишет, что, по-видимому, американцы добились в этом направлении результатов, и что было бы очень важно получить подробные технические данные по этим работам. Он констатирует, что

вотличие от английской многоступенчатой диффузионной машины американцы конструируют аппарат с небольшим количеством ступеней.

Выделены 18 работ по разделению изотопов урана центрифужным способом. И.В. Курчатов отмечает, что результаты этих работ в СССР совершенно неизвестны, и что в этих работах участвуют крупнейшие специалисты. Важность получения дополнительной информации по этому вопросу он связывает с необходимостью проверки отрицательного заключения о возможностях этого метода для разделения изотопов урана в английских материалах. Лаборатория № 2 (И.К. Кикоин) проводит работу по этому методу разделения на машине, предложенной Ф.Ф. Ланге и построенной в Уфе.

Выделено 10 работ по осуществлению бомбы из урана-235. И.В. Курчатов отмечает, что почти каждая из этих работ представляет для нас громадный интерес. Соответствующие работы проводятся

вСССР и их сопоставление с американскими работами очень важны, потому что наши данные резко расходятся с данными из английского материала. Это, в первую очередь, относится к делению U-235 нейтронами средних энергий. По английским данным сечение деления U-235 равно (2–3) барна для нейтронов с энергией в несколько сотен тысяч электрон-вольт, а по данным Г.Н. Флерова и К.А. Петржака сечение деления U-235 в этой области не превышает 0,1 барна. (Отметим, что реальная величина сечения деления урана-235 в этой области составляет около 1,25 барна).

Вопрос этот имеет кардинальное значение, так как от величины сечения деления крайне резко зависят размеры бомбы из U-235 и самая возможность осуществления котла из металлического урана.

Вэтой связи И.В. Курчатов пишет, что крайне важно знать содержание:

•замечаний Брейта по работе Бриггса и Хейденбурга о делении U-235 нейтронами промежуточных энергий;

•исследования Маршака и Сцилларда о захвате ураном фотонейтронов;

•исследования Сцилларда и Цинна о неупругом рассеянии нейтронов ураном и другими тяжелыми элементами;

•результаты работ Беннета и Ричардса о спектре вторичных нейтронов из U-235;

•результаты работ Маршалла и Сцилларда о делении, производимом вторичными ней-

тронами.

И.В. Курчатов отмечает также работу Кеннеди и Сегре по спонтанному делению урана. Он пишет, что это явление было открыто в 1940 году в Союзе Г.Н. Флеровым и К.А. Петржаком, но публикация о работе не получила никакого отклика за границей. По свидетельству Отто Фриша, в

Англии он наблюдал самопроизвольное деление урана, однако из-за отсутствия разделения изотопов он, так же как Флеров и Петржак, не смог установить, к какому изотопу урана следует отнести самопроизвольное деление. Кеннеди и Сегре, как видно, решили эту задачу.

Выделено 32 работы по котлу из урана и тяжелой воды. И.В. Курчатов отмечает, что в Америке ведется интенсивная работа по котлу «уран-тяжелая вода». Основное внимание в работах уделяется различным методам получения тяжелой воды. У нас, в СССР, работа по этому котлу пока не проводится, и ее следовало бы начать силами Украинской АН, лаборатории которой могли бы возобновить довоенную работу по изучению методов и получению тяжелой воды.

В материалах упомянута также работа Лоуренса по изучению захвата медленных нейтронов дейтерием, результаты которой представляют громадный интерес, так как этот процесс определяет самую возможность осуществления котла. Было бы крайне важно получить сведения о методах и результатах этого исследования.

Выделено 29 работ по уран-графитовому котлу.

И.В. Курчатов отмечает, что основные результаты американских работ по уран-графитовому котлу нам известны по материалам, полученным из Америки. Однако эти материалы дают лишь краткое изложение общих результатов и не содержат важные технические подробности, потребовавшие работы большого количества разнообразных специалистов. Можно отметить, что в Америке обсуждаются по этому проекту такие детали работ, которые характерны для технического проекта, а не для отвлеченной схемы. Это убеждает в серьезности попыток американских ученых осуществить в ближайшее время уран-графитовый котел. Получение подробного технического материала по этой системе является крайне необходимым (пуск уран-графитового реактора был осуществлен в США 2 декабря 1942 года).

Выделено 14 работ по 93 и 94 элементам.

И.В. Курчатов отмечает, что в полученных из Америки данных содержатся довольно подробные сведения о физических свойствах элементов с порядковыми номерами 93 и 94: указаны характер распада, энергии вылетающих частиц, период полураспада, сечение деления медленными нейтронами и ряд других данных. Особый интерес представляет работа Сиборга и Сегре о делении ядер эка-осмия (элемент с порядковыми номером 94 и атомной массой 239) быстрыми нейтронами. По своим характеристикам к действию нейтронов этот элемент подобен урану-235, для которого деление под действием быстрых нейтронов у нас пока не изучено. Данные Сиборга для эка-осмия (94-239) представляют, таким образом, интерес и для проблемы осуществления бомбы из урана-235.

Работы по химии элементов 93 и 94 поручены в июне 1943 года Б.В. Курчатову. Выделено 30 работ по общим вопросам нейтронной физики.

И.В. Курчатов отмечает, что работы по этому разделу представляют большой интерес, хотя многие из направлений этого раздела получили у нас достаточное развитие за последнее полугодие. Это, прежде всего, относится к замедлению нейтронов. Лаборатория № 2 хорошо ориентирована в этом вопросе благодаря работам Ю.Б. Харитона, Я.Б. Зельдовича и И.Я. Померунчука, выполненным в 1943 году. Однако в последнее время мы встретились с рядом трудностей, которые, можно предполагать, разрешены в работе Теллера о влиянии решетчатой структуры на экспоненциальные изменения плотности нейтронов в котле. В ряде работ дана сводка констант, которые определялись ранее за границей и у нас, однако было важно знать для нашей работы результаты их последних определений.

Выделено 55 работ по химии урана.

И.В. Курчатов отмечает, что значительная часть этих работ посвящена исследованию способов получения металлического урана и его окиси, методам анализа степени их чистоты. Специальное внимание при этом уделяется выделению редких земель и бора из окиси урана. Этот интерес понятен, так как эти примеси обладают громадными сечениями поглощения медленных нейтронов и в ничтожных концентрациях опасны для развития цепного процесса в урановом котле.

Далее он пишет, что в полученных ранее из Америки материалах есть указания на наиболее рациональные приемы очистки, однако это не представляет для наших химиков особого интереса. Так, начатый нами выпуск окиси урана по заводской технологии полностью удовлетворяет требованиям, выдвинутым В.Г. Хлопиным, исходящим из того, чтобы поглощение тепловых нейтронов примесями не превышало 10% от поглощения нейтронов самим ураном.