Атомный век Игоря Курчатова - Александр Анатольевич Цыганов

Но в описываемые времена справедливость считалась всё-таки не тысячами.

Как бы то ни было, Петржак и Флёров дополняли друг друга так, что арифметика пасовала: один плюс один было больше двух. Действительно, ученики сделали всё сами.

Для намеченных опытов требовался индикатор нейтронов, на порядок, а лучше на два более чувствительный, нежели уже имевшиеся. И Флёров с Петржаком с этой задачей справились: сделали настолько чуткую – на три порядка чувствительнее конкурентной американской – установку, что на ней и удалось зарегистрировать четвёртый вид радиоактивного распада. Того самого спонтанного.

Но главным в этом эксперименте был ответ на основной вопрос: вторичных нейтронов рождается достаточно, чтобы мог пойти цепной процесс. Флёров и Петржак не только подтвердили, что вторичные нейтроны существуют, но и сумели измерить среднее их число на один акт деления – то, что ныне обозначается символом ν (ню) или νf.

Согласно первым прикидкам Курчатова – Флёрова – Петржака, ν равнялась трём. Плюс-минус единица – значения νf зависят от нескольких факторов, в том числе непостоянных, как, к примеру, энергия первичных нейтронов. И собственно, по тем временам были получены достаточно точные данные: как известно сегодня, для урана в основном его изотопном состоянии – уран-238 – νf при энергиях быстрых первичных нейтронов составляет 2,788. Серьёзное попадание в цель, если учесть, что современные данные точнее первых не только на 80 лет истории, но и на несчётное количество экспериментов и измерений, в том числе и во время ядерных взрывов.

Но, как ни странно на первый взгляд, для Курчатова это открытие уже не представлялось важным. То есть он всё понимал и вполне сумел даже добиться разрешения продолжить эксперимент под слоем земли в 80 метров, в глубинах станции метро «Динамо» в Москве, чтобы исключить фиксацию аппаратурой космического излучения. Но теперь главным он считал уже не спонтанное, а искусственное деление урана – цепную реакцию на медленных нейтронах, вызванную человеческой рукою.

Именно о возможности цепной реакции на медленных нейтронах он и говорил на самом последнем Всесоюзном совещании по физике атомного ядра в ноябре 1940 года. И вкупе со строгим теоретическим расчётом Ю.Б. Харитона и Я.Б. Зельдовича по цепной реакции деления урана вплоть до взрыва становился ясен следующий рубеж – расчёт такой критической массы урана, которая даст ядерный взрыв.

И – что опять же важно для дальнейшего понимания как его выбора, так и выбора его для руководства Атомным проектом – тогда же И.В. Курчатов предлагает рабочий план по цепным реакциям, распределённый по четырём главным физическим институтам.

Одновременно он кинул себя и силы, коими располагал, в прорыв, который на военном языке мог бы быть охарактеризован как оперативный, но с перспективой перехода в стратегический. А именно на поиск подходящего замедлителя цепной реакции. Пока это тоже – чисто лабораторные попытки по определению необходимых свойств потребного вещества, длины замедления и длины диффузии нейтронов и всего, с этим связанного. Но уже становилось ясно, что возможны два варианта – с замедлителем в виде тяжёлой воды и с замедлителем из графита. Только очень чистого. И если всё это обмозговать технически, то можно выйти на вариант создания реактора на основе уран-графитовой решётки.

А это уже управляемая цепная реакция. С той самой необозримой энергией ядра, которую можно будет черпать полными руками!

Вот только не всё пока было ясно. Да, известно точно: нейтроны в уране замедляются. Но как именно, как протекает процесс, что в нём будет преобладать – этого пока никто не знал. Это только предстояло установить.

И устанавливали.

Так, было выяснено, что спонтанно – а значит, и при минимальном энергетическом воздействии – делится нейтронами изотоп урана с массовым числом 235. То есть, на жаргоне физиков, это «топливное» нечётное ядро, которое легко делится любыми, даже малоэнергичными тепловыми, нейтронами. Вот только урана-235 в природе – доли процента. А изотоп 238U, основной распространённый, с чётно-чётным ядром (или «сырьевым» на том же жаргоне), тепловыми нейтронами не делится и требует для развития цепной реакции быстрых нейтронов. Или помещения в бассейн с тяжёлой водой: эта жидкость, с дейтерием вместо водорода в молекуле, хорошо замедляет нейтроны, то есть делает значительную их часть пригодными для «усвоения» ядром – с последующим его распадом.

В общем, и в том и в другом случае цепная реакция возможна. Просто это разные технологии и, следовательно, разная стоимость процесса. Как в денежном, так и в разных других эквивалентах. Но чтобы разговор об этом был предметным, Курчатов уже в 1940 году предложил создать ядерные реакторы: один с замедлителем из графита, другой – на тяжёлой воде.

Это были светлые и святые времена натиска – первого и победного. О затратах и тому подобных приземлённых категориях не думалось. Да и не работа учёных – думать о финансовой стороне задачи. На то специально обученные люди есть. А учёный… Его цель – вперёд и вверх! Именно так! Вперёд и вверх – к пику знаний…

Примечательно, впрочем, что, когда «Генерал», как с конца 1930-х годов уже называли Курчатова, стал командовать Атомным проектом как научный руководитель, он и в самом деле сумел добиться воплощения в жизнь той своей идеи. И были действительно построены и уран-графитовый реактор, и тяжеловодный. И что характерно – пригодились и тот и другой. И путёвку в жизнь – в том числе и в низменном коммерческом мире – получили тоже оба.

Но пока, в 1939–1940 годах, твёрдо известно стало одно. Что энергия, образующаяся при таких процессах, огромна и на порядки превышает тепловую, полученную, например, при сжигании угля или нефти. А уж если она выделится в виде взрыва… Ну, тихий и скромный тогда Юлий Харитон и бурно источающий энергию Яков Зельдович, доктор наук без диплома о высшем образовании, надёжно рассчитали в том же 1940 году, что в таком случае будет…

Курчатов в Ленинграде начала 1940‐х. [Из открытых источников]

Ю.Б. Харитон. [112]

Вот только рассказать об этом знании публично они уже не могли. Хотя бы из тех соображений, что зарубежные научные журналы тоже вдруг резко перестали публиковать статьи на данную тему. О нём и не рассказали. Обкатанный на очередном семинаре ЛФТИ доклад с практически точной оценкой критической массы для возникновения и развития цепной реакции ещё был отправлен в «Успехи физических наук»… но свет он увидел только в 1983 году.

Таким образом, напрашивается более чем оправданный вывод: с научной точки зрения уже в 1939–1941 годах советские учёные вполне отчётливо представляли себе природу