Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Предпосылки создания атомного оружия
• 2. Кто "настоящий отец" ядерной бомбы?
• 3. О создании первой отечественной атомной бомбы
• 3.1 Состояние исследований в СССР по проблеме использования атомной энергии в предвоенный период
• 3.2 Начало Великой Отечественной войны. Отношение советских учёных к возможности создания атомной бомбы
• 3.3 Решение правительства СССР о возобновлении работ по проблеме использования атомной энергии
• 3.4 Назначение И.В. Курчатова научным руководителем работ по урану. Организация Лаборатории № 2 Академии наук СССР
• 3.5 Урановая бомба и бомба из "неземного" материала
• 3.6 Начало работ по атомной бомбе в Лаборатории № 2 Академии наук СССР
• 3.7 "Возложить на т. Берия Л.П. наблюдение за развитием работ по урану"
• 3.8 Ю.Б. Харитон - научный руководитель работ по атомной бомбе
• 3.9 Метод имплозии. "Этот метод следует предпочесть "методу выстрела"
• 3.10 Образование Специального комитета и Первого главного управления
• 3.11 И.В. Курчатов продолжает борьбу за привлечение к расчётам атомных бомб Л.Д. Ландау
• 3.12 Создание Конструкторского бюро № 11 при Лаборатории № 2 Академии наук СССР. Первые задачи КБ-11: разработка атомной бомбы РДС-1 имплозивного типа с плутонием и атомной бомбы РДС-2 пушечного типа с ураном-235
• 3.13 Ядерный реактор Ф-1 - первый в СССР, первый в Европе и Азии. Приём И.В. Сталиным участников работ над советским атомным проектом
• 3.14 Первый промышленный ядерный реактор СССР
• 3.15 Работы по созданию атомных бомб РДС-1 и РДС-2. Начало работ над усовершенствованными атомными бомбами
• 3.16 Завершение разработки и испытание первой отечественной атомной бомбы РДС-1
• Заключение

Введение

Научные знания могут служить и целям гуманным, благородным, и целям варварским. Все зависит от того, в чьих руках находится наука и добытые ею результаты, кто и по каким соображениям занимается научной деятельностью, каковы моральные устои и социальные воззрения людей науки. Эти вопросы возникли перед человечеством именно в тот момент, когда атомная бомба стала реальной угрозой.

За годы, отделяющие нас от того дня, когда была взорвана первая атомная бомба, история ее создания успела обрасти легендами. Об этом событии были написаны десятки книг, правдивых и ничего общего с исторической правдой не имеющих. Конец тридцатых - начало сороковых годов XX столетия ознаменовались выдающимися открытиями в области физики: деление тяжёлых ядер и возможность цепной реакции деления. Эти открытия означали, что перед человечеством открывается возможность практического использования нового мощного источника энергии - энергии деления ядер. Однако политическая обстановка в мире в этот период предопределила то, что усилия учёных ряда стран мира по поиску путей использования ядерной энергии вскоре оказались направленными в первую очередь на создание атомных бомб. Первые атомные бомбы были созданы в Соединённых штатах Америки и применены США в войне с Японией уже через шесть с половиной лет после открытия деления. Ещё через четыре года СССР создал и испытал свою первую атомную бомбу. Достижение ядерного паритета, важным шагом к которому явилось создание первой отечественной атомной бомбы, сказалось на судьбах человечества, способствуя глобальной стабильности и миру на Земле.

1. Предпосылки создания атомного оружия

Немецкие физики первые начали работу по созданию атомной бомбы, но до самого конца войны союзники по антигитлеровской коалиции не имели точных сведений о том, на каком этапе находятся эти работы. Ученые-атомники США, среди которых было много эмигрантов из Европы, опасались, что фашисты создадут ядерное оружие прежде, чем закончится война, и сделали все возможное, чтобы развернуть аналогичные разработки в США. Они начинали работать над бомбой, руководствуясь высокими побуждениями: такое оружие было необходимо на случай, если гитлеровская армия получит его первой и использует на полях сражений. Но когда они завершили свое дело, стало ясно, что у фашистов бомбы нет и не будет и Германия на пороге полного поражения.

Но тут вмешались американские политики и военные, решившие подвергнуть атомной бомбардировке Японию, хотя в этом уже не было необходимости. В США любят говорить, атом является уроженцем Америки. Это не так. На рубеже XIX и XX вв. расщеплением атома занимались главным образом европейские ученые. В. Томсон предложил модель, согласно которой атом состоит из положительно заряженного вещества, внутри которого вкраплены электроны. По Томсону, атом напоминает пудинг с изюмом. Томсоновскую модель атома нельзя было проверить непосредственно, но в ее пользу свидетельствовали некоторые аналогии.

А. Беккерель открыл радиоактивность в 1896 г. Он показал, что все соединения урана радиоактивны, причем активность примерно пропорциональна количеству содержащегося в них урана. П. и М. Кюри открыли радиоактивный элемент радий в 1896 г. Его радиоактивность примерно в миллион раз больше радиоактивности урана. Без открытия радия большая часть последующих работ была бы невозможна, и быть может, по сей день мы продолжали бы поиски объяснения радиоактивности. Э. Резерфорд в 1902г. разработал теорию радиоактивного распада, в 1911 г. открыл атомное ядро и в 1919 г. наблюдал искусственное превращение ядер. А. Эйнштейн в 1905 г. разработал принцип эквивалентности массы и энергии. Он связал воедино два понятия: массу и энергию. Определенному количеству материи соответствует определенное количество энергии.

Между ними существует зависимость, определяемая формулой

Е=mcІ,

где энергия (Е), содержащаяся в теле, пропорциональна его массе (m), и множителем пропорциональности является скорость света, взятая в квадрате (cІ). Даже в крошечной массе заключена громадная энергия. Н. Бор в 1913 г. разработал теорию строения атомов, которая легла в основу физической модели устойчивого атома. В 1932 г. Дж. Чедвик открыл новую элементарную частицу - нейтрон. В 1932 г. Д.Д. Иванченко выдвинул гипотезу о строении атомного ядра из протонов и нейтронов.

Э. Ферми в 1934 г. первым использовал нейтроны для бомбардировки атомного ядра. С этого времени ядерная физика стала быстро развиваться. В 1937 г. И. Кюри открыла деление урана под действием медленных нейтронов. Решался вопрос, какие элементы рождаются, когда ядро атома урана захватывает нейтрон. До сих пор во всех ядерных реакциях, при естественном радиоактивном распаде, в опытах Резерфорда и в опытах по искусственной радиоактивности всегда образовывались элементы, стоящие в соседних клетках системы Д.И. Менделеева. Бор, находившийся в США с января по май 1939 г., много сделал в этот период для быстрой разработки теории, которая впоследствии привела к доказательству особой способности урана-235 и плутония к расщеплению. Таким образом, к середине 1939 г. ученые мира располагали важными теоретическими сведениями в области ядерной физики, которые позволили выдвинуть обширную программу развития исследований. Эти открытия произвели в научном мире сенсацию. В физике началась новая, атомная эра!

С трудом убедив власти США, физики получили возможность в глубочайшей тайне, вдали от войны, работать над проблемой овладения энергией атомного ядра, над подготовкой ядерного реактора. Это был подлинный заговор науки против фашизма, но участники заговора не до конца представляли себе будущее. Был создан Урановый комитет (Консультативный комитет по урану). В него вошли Л. Бриггс (председатель), два артиллерийских эксперта - капитан 3-го ранга Дж. Гувер и полковник К. Адамсом. Бриггс включил в Комитет еще нескольких человек, в том числе Ф. Молера, А. Сакса, Л. Сциларда, Э. Вагнера, Э. Теллера, и Р. Робертса. Первое заседание уранового комитета состоялось в октябре 1939 г. 1 ноября 1939 г. Комитет представил президенту Рузвельту доклад, где говорилось о реальной возможности получения и атомной энергии и атомной бомбы. 17 июня 1942 г. Буш представил президенту доклад, в котором изложил план расширения проекта по атомной бомбе.

Доклад содержал следующие положения:

1. Несколько килограммов урана-235 или плутопия-239 представляют собой взрывчатку, эквивалентную по мощи нескольким тысячам тонн обычных взрывчатых веществ. Такую бомбу можно взрывать в нужный момент времени.

2. Существует четыре практически осуществимых метода получения делящихся веществ: электромагнитное разделение урана, диффузионное разделение урана, разделение урана на центрифугах с получением в этих случаях делящегося изотопа урана-235, а также получение плутония -239 при помощи цепной реакции. Нельзя определенно утверждать, что какой-то один из этих методов окажется лучше других.

3. Можно проектировать и строить довольно крупные промышленные установки.

4. При наличии необходимых фондов и прерогатив всю программу действий, по- видимому, можно было начать достаточно быстро, чтобы она приобрела военное значение.

Материалы были возвращены Бушу с одобрением президента: Рузвельт отдал приказ немедленно начать работы по созданию атомной бомбы. Летом 1942 г. проект был передан в ведение армии. 18 июля 1942 г. полковник Дж. Маршалл получил указание образовать новый округ инженерных войск для выполнения специальной работы - огромный комплекс организационных мероприятий, исследовательских и промышленных работ, которому придаются кадры ученых, лаборатории, промышленные установки, разведывательные органы.

Все работы по созданию атомной бомбы протекали в обстановке абсолютной секретности. Очень немногие знали о том, что скрывается за вывеской Манхэттенского проекта. Даже госдепартамент США до начала Ялтинской конференции в феврале 1945 г. ничего не знал о проекте создания атомной бомбы. О целях проекта не было известно и объединенному комитету начальников штабов. Знали лишь отдельные лица, по выбору президента Ф. Рузвельта.

Манхэттенский проект имел свою полицию, контрразведку, систему связи, склады, поселки, заводы, лаборатории, свой колоссальный бюджет. По размаху работ и размерам капиталовложений он был и поныне остается самым крупным научным проектом. В США засекретили даже опубликованные ранее книги и статьи, где говорилось о возможности создания атомной бомбы. Так, из всех библиотек США были изъяты номера газет "Нью-Йорк Таймс" и "Сатерди ивининг пост" со статьями У. Лоуренса, в которых рассказывалось об атомной бомбе. Был отдан приказ записывать фамилию каждого, кто интересовался этими номерами газет, и ФБР затем выясняло его личность.

Каждая операция в общем цикле работ была построена на принципе изолированности. Каждый работник знал только те детали проекта, которые касались его работы непосредственно. Даже в случае крайней необходимости для обмена информацией между разными отделами требовалось особое разрешение. Для Лос-Аламосской лаборатории сделали исключение. В ее библиотеке появились отчеты других отделов и лабораторий, а с переводом в Лос-Аламос ученых из других подразделений поступило много новой ценной информации. Правда, за доступ к информации ученые заплатили ограничением личной свободы: с самого начала лаборатории были окружены оградой и охрана пропускала только имевших разрешение. Еще одна ограда окружала весь городок. При входе и выходе проводилась проверка. На все поездки требовалось разрешение, корреспонденция подвергалась цензуре. За каждым работающим велось тщательное наблюдение. Все районы Лос-Аламоса, Ок-Риджа и Хэнфорда находились под постоянным контролем служб безопасности, на его границах круглосуточно дежурили специальные патрули. Жители трех засекреченных городов могли отправлять и получать корреспонденцию только через цензуру, телефонные разговоры прослушивались. Ученым дали другие фамилии. В служебных помещениях и на многих частных квартирах были тайно установлены звукозаписывающие аппараты. К ведущим специалистам были представлены "телохранители", которые не спускали с них глаз.

Проблема привлечения нужных людей в Манхэттенский проект инженерный округ была довольно сложной. Кадры научных работников страны использовались на других важных оборонных работах. Помогло то обстоятельство, что, спасаясь от фашистского террора, многие выдающиеся ученые вынуждены были эмигрировать на американский континент. Эмиграция ученых объяснялась в основном усиленным проникновением нацистской идеологии на университетские кафедры Германии, где перестали уважать способности и таланты, а провозглашали верность фашизму, прославляли чистоту "арийского" происхождения.

Одновременно с поисками и отбором специалистов в своей стране американцы вели настоящую охоту за секретной научно-технической информацией, а также за учеными-атомниками в Европе.

Американцы весьма ревностно относились к работам по урановой проблеме, которые велись союзниками - Англией и Францией.

В самом начале Рузвельт и Черчилль пришли к следующему соглашению: большие атомные заводы будут строиться в США, где им не угрожают немецкие бомбы, но англичане внесут свой вклад в разработку атомной бомбы. Под этим подразумевалось участие английских ученых в работе по созданию бомбы и предоставление американцам результатов исследований. Но прошло немного времени, и от идеального замысла пришлось отказаться. Английским ученым начали чинить всяческие препятствия, их не допускали к проведению некоторых важных работ. Гровс умышленно тормозил сотрудничество с ними, чтобы закрепить преимущество США в области производства атомного оружия на многие годы. Поэтому обмен информацией с англичанами допускался только в тех случаях, когда она могла чем-либо помочь созданию первых американских образцов атомного оружия. Как только англичане заговорили о собственной атомной бомбе, все двери для них наглухо закрылись.

2. Кто "настоящий отец" ядерной бомбы?

Работы над атомными проектами в СССР и США начались одновременно. В августе 1942 года в одном из зданий во дворе Казанского университета начала работать секретная "Лаборатория №2". Её руководителем был назначен Игорь Курчатов. В августе же 1942 в здании бывшей школы в городке Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, неподалеку от Санта-Фе заработала секретная "Металлургическая лаборатория".

Руководителем лаборатории был назначен Роберт Оппенгеймер. Американцам для решения задачи понадобилось три года. В июле 1945 года первая атомная бомба была взорвана на полигоне, а в августе ещё две бомбы были сброшены на Хиросиму и Нагасаки.

Для рождения советской атомной бомбы понадобилось семь лет - первый взрыв был произведён на полигоне в 1949 году. Американская команда физиков была изначально сильнее. В создании атомной бомбы принимало участие только Нобелевских лауреатов, настоящих и будущих, 12 человек. А единственный будущий советский Нобелевский лауреат, который находился в 1942 году в Казани и которому было предложено принять участие в работах, Пётр Капица - отказался. Кроме того, американцам помогала группа английских учёных, командированная в 1943 году в Лос-Аламос. Тем не менее, в советские времена утверждалось, что СССР решил свою атомную задачу совершенно самостоятельно, а Курчатов считался "отцом" отечественной атомной бомбы. Хотя и ходили слухи о некоторых украденных у американцев секретах. И только в 90-х годах, спустя 50 лет, один из главных действующих тогда лиц - Юлий Харитон рассказал о существенной роли разведки в ускорении отставшего советского проекта. А американские научные и технические результаты добывал приехавший в английской группе Клаус Фукс. Так что Роберта Оппенгеймера можно назвать "отцом" бомб, созданных по обе стороны океана, - его идеи оплодотворяли оба проекта. Неправильно считать Оппенгеймера (как и Курчатова) только выдающимся организатором. Главные его достижения - научные. И именно благодаря им он оказался научным руководителем проекта создания атомной бомбы. Роберт Оппенгеймер родился в Нью-Йорке 22 апреля 1904 года. В 1925 году получил диплом Гарвардского университета. В течение года стажировался у Резерфорда в Кавендишской лаборатории. В 1926 году переехал в Гёттингенский университет, где в 1927 году под руководством Макса Борна защитил докторскую диссертацию. В 1928 году возвратился в США. С 1929 по 1947 годы Оппенгеймер преподавал в двух ведущих американских вузах - Калифорнийском университете и Калифорнийском технологическом институте. Оппенгеймер занимался квантовой механикой, теорией относительности, физикой элементарных частиц, выполнил ряд работ по теоретической астрофизике. В 1927 году он создал теорию взаимодействия свободных электронов с атомами. Совместно с Борном разработал теорию строения двухатомных молекул. В 1930 году предсказал существование позитрона. В 1931 году совместно с Эренфестом сформулировал теорему Эренфеста-Оппенгеймера, согласно которой ядра, состоящие из нечётного числа частиц со спином 1/2, должны подчиняться статистике Ферми-Дирака, а из чётного - Бозе-Эйнштейна. Исследовал внутреннюю конверсию гамма-лучей. В 1937 году разработал каскадную теорию космических ливней, в 1938 году впервые рассчитал модель нейтронной звезды, в 1939 году в своей работе "По поводу необратимого гравитационного сжатия" предсказал существование "чёрных дыр". Оппенгеймер написал несколько научно-популярных книг - "Наука и обыденное познание" (1954), "Открытый разум" (1955), "Некоторые размышления о науке и культуре" (1960). Умер Оппенгеймер в Принстоне 18 февраля 1967 года.

3. О создании первой отечественной атомной бомбы

Конец тридцатых - начало сороковых годов XX столетия ознаменовались выдающимися открытиями в области физики: деление тяжёлых ядер и возможность цепной реакции деления. Эти открытия означали, что перед человечеством открывается возможность практического использования нового мощного источника энергии - энергии деления ядер. Однако политическая обстановка в мире в этот период предопределила то, что усилия учёных ряда стран мира по поиску путей использования ядерной энергии вскоре оказались направленными в первую очередь на создание атомных бомб. Первые атомные бомбы были созданы в Соединённых штатах Америки и применены США в войне с Японией уже через шесть с половиной лет после открытия деления. Ещё через четыре года СССР создал и испытал свою первую атомную бомбу. Достижение ядерного паритета, важным шагом к которому явилось создание первой отечественной атомной бомбы, сказалось на судьбах человечества, способствуя глобальной стабильности и миру на Земле. В статье на основе данных документальных источников, охватывающих период 1939-1949 гг., рассмотрены истоки и становление физических идей, положенных в основу конструкции первой отечественной атомной бомбы, важнейшие события и факты, связанные с её созданием.

3.1 Состояние исследований в СССР по проблеме использования атомной энергии в предвоенный период

Принципиальная возможность практического использования ядерной энергии была осознана и начала рассматриваться советскими учёными сразу же после эпохальных открытий в области ядерной физики 1938-1939 годов. В 1939 г. вопрос о возможности осуществления ядерной цепной реакции обсуждался в СССР на IV Всесоюзном совещании по атомному ядру, состоявшемся 15-20 ноября 1939 г. в г. Харькове. В докладе по итогам указанного совещания И.М. Франк отметил, что расчёты возможности осуществления цепной реакции "производились целым рядом исследователей, и, в частности, французские исследователи - Жолио, Перрен и другие пришли к выводу, что такая реакция возможна, и, следовательно, мы стоим на грани практического использования внутриатомной энергии". В июне 1940 г. В.И. Вернадский и В.Г. Хлопин писали: "Открытие в 1939 году явления деления ядра атома урана под действием нейтронов, сопровождающегося выделением огромных количеств энергии, и особенно тот факт, что процесс этот порождает возникновение новых нейтронов в количестве, превосходящем то, которое необходимо для того, чтобы его вызвать, впервые вплотную поставили вопрос о возможности использования внутриатомной энергии для нужд человечества".

В проекте письма на имя заместителя председателя Совета Народных Комиссаров (СНК) СССР Н.А. Булганина от 12 июля 1940 г. В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман и В.Г. Хлопин отмечали, что на пути технического использования внутриатомной энергии "стоит ещё ряд очень больших трудностей и потребуется проведение большой научно-исследовательской работы, однако, как нам кажется, трудности эти не носят принципиального характера. Нетрудно видеть, что если вопрос о техническом использовании внутриатомной энергии будет решён в положительном смысле, то это должно в корне изменить всю прикладную энергетику. Важность этого вопроса вполне сознаётся за границей, и по поступающим оттуда сведениям в Соединённых Штатах Америки и Германии лихорадочно ведутся работы, стремящиеся разрешить этот вопрос, и на эти работы ассигнуются большие средства… Мы полагаем, что уже сейчас назрело время, чтобы правительство, учитывая важность решения вопроса о техническом использовании внутриатомной энергии, приняло ряд мер, которые обеспечили бы Советскому Союзу возможность не отстать в разрешении этого вопроса от зарубежных стран" .

Мнение учёных, изложенное в цитированном документе, было поддержано Президиумом АН СССР и доведено в сентябре 1940 г. до сведения аппарата ЦК ВКП(б), а в начале 1941 г. с предложением о необходимости организации работ по использованию атомной энергии в военных целях к Народному комиссару обороны СССР С.К. Тимошенко обратился В.А. Маслов. Однако специальных правительственных решений по проблеме использования атомной энергии путём осуществления ядерной цепной реакции в 1940-1941 гг. в СССР принято не было. Работы в этом направлении координировались решениями Президиума АН СССР и созданной 30 июля 1940 г. Президиумом АН СССР Комиссии по проблеме урана под председательством В.Г. Хлопина.

Заслуживает внимания сделанное ещё в 1940 г. высказывание члена Урановой комиссии А.Ф. Иоффе о наилучшей, по его мнению, кандидатуре для руководства проблемой урана. Отвечая на запрос секретаря Президиума АН СССР П.А. Светлова о состоянии проблемы использования внутриатомной энергии, А.Ф. Иоффе в записке от 24 августа 1940 г. отметил, что "возможность технического использования энергии урана нельзя считать исключённой при настоящем состоянии наших знаний" и что "основными специалистами, к которым прежде всего следует обратиться, являются И.В. Курчатов (ЛФТИ) и его сотрудники Флёров и Петржак, Зельдович и Харитон (ЛИХФ)… Общее руководство всей проблемой в целом следовало бы поручить И.В. Курчатову как лучшему знатоку вопроса, показавшему на строительстве циклотрона выдающиеся организационные способности".

Хотя сам А.Ф. Иоффе и большинство других советских учёных не считали перед войной практическое использование атомной энергии возможным в ближайшей перспективе, ряду из них с самого начала было ясно, что речь при положительных результатах работ будет идти не только о мирном, но и о военном, взрывном, использовании деления ядер.

Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон в опубликованной в 1940 г. статье "Кинетика цепного распада урана" следующим образом описали условия, необходимые для осуществления ядерного взрыва: "Взрывное использование цепного распада требует специальных приспособлений для весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область и уменьшения естественной терморегулировки". Они высказали предположение о том, что в результате применения тех или иных мер может оказаться возможным "создание условий цепного распада урана посредством разветвляющихся цепей, при котором сколь угодно слабое облучение нейтронами приведёт к мощному развитию цепной реакции и макроскопическим эффектам". Они отметили огромную скорость экспоненциального роста концентрации нейтронов в такой системе при большой надкритичности (увеличение в е раз за время 10-7 с) и связанные с этим, по их мнению, трудности: "При столь бурном развитии цепного распада мы не вправе более отвлекаться от рассмотрения создания самих сверхкритических условий, при которых цепной распад только и возможен. Время проведения процессов, осуществляющих переход критических условий, например время сближения двух урановых масс, каждая из которых в отдельности находится в докритической в отношении цепного распада области, вряд ли удастся сделать хотя бы сравнимым со временем разгона реакции". Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон подчеркнули, что "кинетика развития цепного развала является решающей для суждения о тех или иных путях практического, энергетического или взрывного использования распада урана".

Сформулированные Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном условия для осуществления ядерного взрыва - достижение "весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область" - стимулировали поиск практических путей реализации этих условий, несмотря на то, что их собственная оценка возможности эффективного решения задачи из-за необходимости преодоления видимых ими при этом больших трудностей, как это следует из текста статьи, была достаточно осторожной.

В октябре 1940 г. В.А. Маслов и B.C. Шпинель подали в Бюро изобретений Народного комиссариата обороны СССР секретную заявку на изобретение "Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества". Ссылаясь на статью Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона, они писали в заявке, что "проблема создания взрыва в уране сводится к созданию за короткий промежуток времени массы урана в количестве, значительно большем критического. Осуществить это мы предлагаем путём заполнения ураном сосуда, разделённого непроницаемыми для нейтронов перегородками таким образом, что в каждом отдельном изолированном объёме - секции - сможет поместиться количество урана меньше критического. После заполнения такого сосуда стенки при помощи взрыва удаляются и вследствие этого в наличии оказывается масса урана значительно больше критической. Это приведёт к мгновенному возникновению уранового взрыва". В заявке в качестве материала перегородок было предложено применять взрывчатые вещества. По мнению авторов, при этом могли быть созданы условия, предотвращающие разброс урана до возникновения цепной реакции. Несмотря на очевидную несостоятельность предложения В.А. Маслова и B.C. Шпинеля, их заявка представляет интерес как первая в СССР заявка с претензией на изобретение конструкции атомной бомбы. Вероятно поэтому отделом изобретательства Министерства вооруженных сил 7 декабря 1946 г. было принято решение о выдаче по рассматриваемой заявке В.А. Маслова и B.C. Шпинеля авторского свидетельства, несмотря на то, что отзывы на эту заявку, относившиеся ещё к 1941 г., были, по существу, отрицательными.

В заключении научно-исследовательского химического института Народного комиссариата обороны СССР (НИХИ НКО СССР) на заявку говорилось: "Авторы предлагают взрывать промежутки между урановыми блоками, достигая таким образом быстрого создания сверхкритической массы урана. Однако в статье Харитона и Зельдовича, которая цитируется авторами предложения, указывается целый ряд факторов, тормозящих взрыв всей массы и весьма важных вблизи критических условий (расходование урана, появление новых ядер, задержка в выделении части нейтронов, тепловое расширение и прочее). Существенно, что некоторые тормозящие факторы возникают с такой же скоростью, как и взрыв урана. Поэтому одновременно весь блок не взорвётся. Если выделившееся количество тепла не успеет распространиться и произведет разрушение бомбы на части, то отдельные части уже будут подкритическими и не взорвутся…"[1, с. 220-221]. Обращает на себя внимание то, что выраженное в отзыве сомнение в возможности получения ядерного взрыва относилось скорее не к конкретной предложенной В.А. Масловым и B.C. Шпинелем конструкции, а имело более общий характер и отражало восприятие авторами отзыва самой статьи Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона.

Заключение В.Г. Хлопина от 17 апреля 1941 г. на рассматриваемую заявку В.А. Маслова и B.C. Шпинеля также не содержало анализа конкретной конструкции и выражало предвоенную позицию многих советских учёных, о которой уже упоминалось выше. В этом заключении В.Г. Хлопин писал: "Положение с проблемой урана в настоящее время таково, что практическое использование внутриатомной энергии, которая выделяется при процессе деления его атомов под действием нейтронов, является более или менее отдалённой целью, к которой мы должны стремиться, а не вопросом сегодняшнего дня… Следует относительно… заявки сказать, что она в настоящее время не имеет под собой реального основания". В то же время В.Г. Хлопин отмечал, что "До настоящего времени нигде в мире ещё экспериментально осуществить … цепную реакцию распада урана не удалось, однако, по поступающим к нам сведениям, над этим вопросом усиленно работают в США и Германии. У нас такого рода работы тоже ведутся и их крайне желательно всячески форсировать…". Далее в своём заключении В.Г. Хлопин подчёркивал, что даже если бы и удалось осуществить цепную реакцию деления урана, то выделяющуюся при этом весьма большую энергию "целесообразнее было бы использовать для приведения в действие двигателей, например, для самолётов или других целей, нежели взамен взрывчатых веществ. Тем более, что общее количество урана, добываемого во всём мире, очень невелико порядка 250-275 тонн в год. У нас же в Союзе в настоящий момент добыча его совсем ничтожна на 1941 г. запроектировано получение солей урана всего в количестве около 0,5 тонны".

Тревогой за состояние работ по проблеме урана в СССР пронизаны записи в дневнике В.И. Вернадского, относящиеся к 1941 г. Он резко осудил решение о прекращении работ на Табошарском месторождении урана и предпринял все возможные меры для отмены этого решения. В.И. Вернадский писал, что физики "направляют все усилия на изучение атомного ядра и его теории, и здесь (например, Капица,Ландау) делается много важного - но жизнь требует рудно-химического направления" (записи от 16 мая и 18 июня). 1 июня 1941 г. В.И. Вернадский сделал следующую запись: "Сейчас поставлена проблема урана как источника энергии - реальной, технической, которая может перевернуть всю техническую мощь человечества… Но у нас идут споры - физики направляют внимание на теорию ядра, а не на ту прямую задачу, которая стоит перед физико-химиками и геохимиками, - выделение изотопа-235 из урана. Здесь нужно идти теорией, немедленно проверяя опытом…".

К данной В.И. Вернадским характеристике состояния исследований в области ядерной физики в СССР в предвоенный период следует добавить, что советскими физиками в это время были выполнены блестящие экспериментальные работы, позволившие получить результаты фундаментального характера.

К числу наиболее ярких довоенных достижений советских учёных в области ядерной физики, имевших непосредственное отношение к проблеме осуществления ядерной цепной реакции деления взрывного характера, следует назвать открытие К.А. Петржаком и Г.Н. Флёровым спонтанного деления урана, сопровождающегося вылетом нейтронов.

Среди этих мер Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон назвали обогащение урана изотопом урана-235.

3.2 Начало Великой Отечественной войны. Отношение советских учёных к возможности создания атомной бомбы

Нападение 22 июня 1941 г. фашистской Германии на Советский Союз прервало проводившиеся в СССР ядерные исследования, в том числе исследования возможности осуществления цепной реакции деления, в то время как в Великобритании и США работы по этой проблеме энергично продолжались.

Однако руководство СССР понимало важность продолжения научных исследований, отвечавших интересам обороны страны, и скорейшего внедрения их результатов. Созданный 30 июня 1941 г. чрезвычайный партийно-государственный орган - Государственный комитет обороны(ГКО), сосредоточивший в своих руках всю полноту власти на период войны, уже 6 июля 1941 г. принял постановление № 34 сс о назначении председателя Комитета по делам высшей школы при СНК СССР С.В. Кафтанова уполномоченным ГКО по вопросам координации и усиления научной работы в области химии для нужд обороны. Постановлением ГКО от 10 июля 1941 г. № 88 сс на С.В. Кафтанова была возложена обязанность подготовки и внесения на утверждение ГКО предложений о внедрении в производство и на вооружение новых научных и технических достижений и изобретений в области взрывчатых веществ, других химических средств обороны и средств химической защиты. При уполномоченном ГКО С.В. Кафтанове указанным постановлением был организован научно-технический совет из крупнейших учёных и специалистов, в состав которого вошли, в частности, А.Н. Бах, Н.Д. Зелинский, П.Л. Капица, С.С. Намёткин, А.П. Фрумкин. В задачи совета входило выдвижение и организация разработки новых тем, имеющих актуальное значение в деле обороны страны [6]. Вскоре при С.В. Кафтанове была организована физическая комиссия, которую возглавил П.Л. Капица. В письме О.Ю. Шмидту от 4 сентября 1941 г. П.Л. Капица писал: "Мы делаем всё возможное, чтобы помогать обороне страны… При уполномоченном по науке Комитета обороны есть физическая комиссия под моим председательством, в состав которой входят академики Вавилов, Семёнов, Соболев, члены-корреспонденты Алиханов, Христианович, проф. Хайкин… Задача комиссии начать организовывать оборонную работу по физике…" .

П.Л. Капица был, вероятно, первым из советских учёных, который счёл необходимым публично предупредить об опасности, с которой связана возможность создания атомного оружия. Выступая на митинге, состоявшемся 12 октября 1941 г. в г. Москве в Колонном зале Дома Союзов по инициативе Антифашистского комитета советских учёных, П.Л. Капица заявил: "Одним из важных средств современной войны являются взрывчатые вещества. Наука указывает принципиальные возможности увеличить [их] взрывную силу в полтора-два раза. Но последнее время даёт нам ещё новые возможности использования внутриатомной энергии, об использовании которой писалось раньше только в фантастических романах… Теоретические подсчёты показывают, что если современная мощная бомба может, например, уничтожить целый квартал, то атомная бомба даже небольшого размера, если она осуществима, с лёгкостью могла бы уничтожить крупный столичный город с несколькими миллионами населения… Моё личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, ещё очень велики. Пока это дело ещё сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности. Мы ставим вопрос об использовании атомных бомб, которые обладают огромной разрушительной силой. Сказанного, мне кажется, достаточно, чтобы видеть, что работа учёных может быть использована в целях оказания возможно более эффективной помощи в деле обороны нашей страны. Будущая война станет ещё более нетерпимой. Поэтому учёные должны сейчас предупредить людей об этой опасности, чтобы все общественные деятели мира напрягли все свои силы, чтобы уничтожить возможность дальнейшей войны, войны будущего…" .

К 1941-1942 гг. относятся и важные инициативы Г.Н. Флёрова, которым уже посвящены многочисленные публикации и о которых в настоящее время мы можем судить более точно и детально после того как в архиве Президента Российской Федерации были обнаружены копии оригинальных или восстановленных Г.Н. Флёровым при жизни И.В. Курчатова черновиков его писем И.В. Курчатову (с комментариями Г.Н. Флёрова), С.В. Кафтанову, И.В. Сталину и секретарю И.В. Сталина, которые И.В. Курчатов 1 февраля 1946 г. по просьбе Г.Н. Флёрова направил в Специальный комитет.

В конце 1941 г. Г.Н. Флёров, служа в г. Йошкар-Оле, где он закончил курсы при Военно-воздушной академии, эвакуированной в г. Йошкар-Олу, добился у командования командировки в г. Казань, где находился в это время Ленинградский физико-технический институт. Г.Н. Флёров выступил с докладом на семинаре этого института, состоявшемся, по свидетельству Г.Н. Флёрова, в ноябре 1941 г. В докладе Г.Н. Флёров изложил состояние проблемы использования атомной энергии и предложил начать работу по атомным бомбам. Предложение Г.Н. Флёрова, по его словам, принято не было. В конце ноября 1941 г., сразу же после семинара, Г.Н. Флёров написал письмо И.В. Курчатову, который на семинаре не присутствовал. Оригинал этого письма не найден, но в Курчатовском институте сохранилась машинописная копия черновика этого письма (оригинального или восстановленного Г.Н. Флёровым), в которой, однако, отсутствует ряд существенных данных, подлежавших вписыванию от руки. В архиве же Президента Российской Федерации, как оказалось, имеется первый экземпляр этой же машинописной копии письма Г.Н. Флёрова И.В. Курчатову (сопровождённой комментариями Г.Н. Флёрова) с вписанными Г.Н. Флёровым от руки недостающими в данными. В рассматриваемом письме, датируемом Г.Н. Флёровым ноябрём 1941 г. (которое Г.Н. Флёров сопроводил дополнением, написанным 21 декабря 1941 г.), он отметил, что "мне и нам всем необходимо продолжать работу над ураном, так как, по моему мнению, в этом вопросе проявлена непонятная недальновидность". Он подчеркнул, что у него "есть глубокая убеждённость, что рано или поздно, а ураном нам придётся заниматься". Г.Н. Флёров высказал мысль, что "продолжение работы должно иметь своей целью не только своевременное включение нас в решение задачи, в случае положительных результатов, но, вместе с тем, позволит определить, насколько опасна для нас самих возможность того, что у противников будет сделана такая (т. е. атомная) бомба".

В письме И.В. Курчатову Г.Н. Флёров привёл предложенную им схему атомной бомбы (схема воспроизведена Г.Н. Флёровым на копии письма, хранящейся в архиве Президента Российской Федерации). Бомба представляла собой железный ствол длиной 5-10 метров, в который для осуществления ядерного взрыва должна была быть с большой скоростью вдвинута находящаяся первоначально в подкритическом состоянии сферическая сборка из урана-235, окружённого оболочкой (рис. 1).

Г.Н. Флёров писал: "Для того, чтобы реакция началась, необходимо, чтобы урановая бомба была бы быстро вдвинута в ствол. Коэффициент "р" (по определению Г.Н. Флёрова - коэффициент, определяемый обратным отражением нейтронов в уран) увеличится, и при первом же шальном нейтроне (космическом или земном), попавшем в уран, начнёт развиваться лавина, в результате чего бомба взорвётся. По ряду соображений необходимо, чтобы в момент попадания первого "шального" космического нейтрона "q" (коэффициент, характеризующий надкритичность) достаточно отличалось бы от единицы q ~ 1,05. Большие значения этим методом трудно получить, меньшие же нежелательны по ряду соображений…". Перечисляя эти соображения, Г.Н. Флёров отметил, что "при малых значениях "q" реакция будет развиваться слишком медленно, за это время оболочка разорвётся на части и разлетится вместе с остатками неиспользованного урана". Г.Н. Флёров отметил также, что при малом значении q = 1,01 достаточно весьма небольшого увеличения радиуса сферы вследствие выделения тепла и повышения давления, чтобы q стало меньше единицы и цепь оборвалась.

В предложенной Г.Н. Флёровым конструкции бомбы разгоняемая сборка была способна пролететь сквозь ствол, если за время нахождения сборки в стволе нейтроны спонтанного деления или космического происхождения не успеют возбудить в ней цепную реакцию. Однако особое беспокойство Г.Н. Флёрова, наоборот, вызывала возможность преждевременного возникновения цепной реакции, когда влетающая в ствол сборка уже перешла через критическое состояние (q > 1), но ещё не достигла максимальной надкритичности. Поэтому конструкция бомбы предполагала наличие специальной установки для разгона сборки до достаточно большой скорости - 50-3000 м/с. Нижняя оценка скорости соответствовала случаю, если определяющим будет фон нейтронов космического происхождения, верхняя - случаю, если основной вклад внесут нейтроны спонтанного деления, причём неизвестная в то время в СССР интенсивность рождения нейтронов за счёт спонтанного деленияурана-235 окажется равным интенсивности рождения нейтронов за счёт спонтанного деления урана-238 (открыв в 1940 г. спонтанное деление урана естественного изотопного состава, К.А. Петржак и Г.Н. Флёров из-за отсутствия разделённых изотопов урана-235 и урана-238 не могли сделать заключения о характеристиках спонтанного деления урана-235). Ссылаясь на полученную им верхнюю оценку необходимой скорости разгона сборки 3000 м/с и отмечая трудность её достижения, Г.Н. Флёров писал: "Из этой оценки видно, насколько существенно было бы определить, вылетают ли из урана-235 спонтанные нейтроны или нет. В случае вылета спонтанных нейтронов вообще ставится под сомнение, сможем ли мы когда-нибудь использовать уран-235 для ядерных бомб??!!".

Сейчас специалистам-физикам ясно, что, хотя вероятность спонтанного деления урана-235 и оказалась более чем на порядок меньше вероятности спонтанного деления урана-238, возможность получения в предложенном Г.Н. Флёровым устройстве ядерного взрыва со значительным энерговыделением (прежде всего из-за относительно малой практически достижимой надкритичности) проблематична. Вероятно, это осознал и сам Г.Н. Флёров, который в дальнейшем в качестве возможной схемы атомной бомбы стал рассматривать уже схему типа "пушечного сближения", в которой активный материал разделён на две части, сближаемые взрывом взрывчатого вещества.

В записке на имя Народного комиссара химической промышленности М.Г. Первухина от 7 марта 1943 г., содержавшей отзыв на очередной поступивший из Англии разведывательный материал, относящийся к проблеме использования атомной энергии (а такие материалы начали поступать в СССР, о чём более подробно будет сказано ниже, с сентября 1941 г.), И.В. Курчатов писал, что получение этого материала "имеет громадное, неоценимое значение для нашего Государства и науки. С одной стороны, материал показал серьёзность и напряжённость научно-исследовательской работы в Англии по проблеме урана, с другой - дал возможность получить весьма важные ориентиры для нашего научного исследования, миновать многие весьма трудоёмкие фазы разработки проблемы и узнать о новых научных и технических путях её разрешения…". "Вся совокупность сведений материала указывает на техническую возможность решения всей проблемы урана в значительно более короткий срок, чем это думают наши учёные, не знакомые с ходом работ по этой проблеме за границей…" Касаясь в этом отзыве содержания раздела III материала "Физика процесса деления", И.В. Курчатов отметил, что "… по этому разделу особенно новых для советских физиков сведений принципиального характера материал не содержит, но на некоторых из приведённых в нём данных всё же необходимо остановиться". И.В. Курчатов прежде всего подчеркнул, что "для нас было очень важно узнать, что Фриш подтвердил открытое советскими физиками Г.Н. Флёровым и К.А. Петржаком явление самопроизвольного деления урана, явление, которое может создавать в массе урана начальные нейтроны, приводящие к развитию лавинного процесса. Из-за наличия этого явления невозможно, вплоть до самого момента взрыва, держать в одном месте весь бомбовый заряд урана. Уран должен быть разделён на две части, которые в момент взрыва должны с большой относительной скоростью быть сближены друг с другом. Этот способ приведения урановой бомбы в действие рассматривается в материале и для советских физиков также не является новым. Аналогичный приём был предложен нашим физиком Г.Н. Флёровым, им была рассчитана необходимая скорость сближения обоих половин бомбы, причём полученные результаты хорошо согласуются с приведёнными в материале…"

Ссылаясь на предложение Г.Н. Флёрова, И.В. Курчатов, скорее всего, имел в виду рукопись статьи Г.Н. Флёрова "К вопросу об использовании внутриатомной энергии", копия которой была найдена в личном архиве И.Н. Головина. В этой рукописи, написанной в период между 7 марта и 6 июня 1942 г., Г.Н. Флёров привёл принципиальную схему одного из вариантов атомной бомбы типа "пушечного сближения" (рис. 2).

Он дал и оценки времени, в течение которого должно было достигаться необходимое для обеспечения достаточно большого энерговыделения бомбы значение надкритичности. Относящаяся к случаю использования урана-235оценка (Г.Н. Флёров рассматривал также использование протактиния-231)неизбежно носила приближённый характер, так как Г.Н. Флёров, как уже отмечалось выше, не располагал данными о характеристиках эмиссии нейтронов при спонтанном делении урана-235. Отметим в этой связи, что в отзыве на полученный по каналам разведки перечень 286 американских работ по проблеме урана от 4 июля 1943 г., И.В. Курчатов писал: "Было бы, наконец, очень интересно узнать, какие результаты получены Кэннеди и Сегре по вопросу об изотопе урана, испытывающем самопроизвольное деление, и константе распада… Явление самопроизвольного деления урана было в 1940 г. открыто у нас в Союзе в моей лаборатории тт. Флёровым и Петржаком. Работа была напечатана, но, к нашему удивлению, не получила никакого отклика за границей. Так как произведённое исследование было связано с использованием весьма сложной методики, у нас оставалась некоторая неуверенность в реальности открытого явления.

При ознакомлении с английским материалом выяснилось, что самопроизвольное деление наблюдалось в Англии известным датским учёным Фришем, учеником Бора, который, однако, так же, как Флёров и Петржак, не смог из-за отсутствия разделённых изотопов установить, какому же изотопу урана следует приписать самопроизвольное деление. Кэннеди и Сегре, как видно из оглавления, решили эту задачу. Лаборатория № 2 сможет выполнить соответствующее исследование, как только будут получены разделённые изотопы, даже в небольших количествах. Знание деталей явления самопроизвольного деления существенно для оценки необходимой для обеспечения достаточной силы взрыва бомбы скорости сближения масс урана". Тексты письма И.В. Курчатова в Специальный комитет, копии черновиков писем Г.Н. Флёрова на имя И.В. Курчатова (с комментариями Г.Н. Флёрова), С.В. Кафтанова, И.В. Сталина и секретаря И.В. Сталина, хранящихся в архиве Президента Российской Федерации, публикуются в. Как отмечено в разделе 3 настоящей статьи одно из писем Г.Н. Флёрова, вероятно письмо на имя С.В. Кафтанова, поступило в 1942 г. в ГКО, было передано С.В. Кафтанову и явилось, по его воспоминаниям, одним из существенных моментов, стимулировавших обращение С.В. Кафтанова вместе с А.Ф. Иоффе в ГКО с предложением о возобновлении работ по проблеме атомной энергии. Что же касается писем Г.Н. Флёрова на имя И.В. Сталина и секретаря И.В. Сталина, то имеются основания предполагать, что работа Г.Н. Флёрова над этими письмами завершена не была и отправлены адресатам они не были.