О создании первой отечественной атомной бомбы

Размещено на http://www.allbest.ru/

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. атомная энергия бомба урановый

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.

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“ [1, с. 80].

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“ [1, с. 113]. 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“ [1, с. 121].

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 [1, с. 141 -142, 224-225]. 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 [1, с. 127-128].

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“ [1, с. 135].

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“ [2] 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 1 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“ [1, с. 193]. Ссылаясь на статью Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона [2], 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 [1,с. 195-196].

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 [2], 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 [2].

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“ [1, с. 228]. 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…“ [1, с. 228].

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“ [1, с. 229].

Тревогой за состояние работ по проблеме урана в СССР пронизаны записи в дневнике В.И. Вернадского, относящиеся к 1941 г. [1, с. 229-232]. 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 [3, 4].

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

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 [5]. 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…“ [1, с. 237-238].

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…“ [1, с. 245-246], [7, с. 64].

К 1941-1942 гг. относятся и важные инициативы Г.Н. Флёрова, которым уже посвящены многочисленные публикации (см. [8]) 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 [9, с. 11-14], [10, л. 422-439] 2.

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. [10, л. 430-431]. 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 [10, с. 431]. 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 [8, с. 23-31].

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 [8, с. 23-31] данными [10, с. 422-430]. 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 -- Авт.) 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 деления урана-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 3.

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…“ [1, с. 318], [13, с. 114-115].

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 [14] (см. также [1, с. 253-258]). В этой рукописи, написанной в период между 7 марта и 6 июня 1942 г. [12], 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-235 оценка (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„ [1, с. 356], [15, с. 282].

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 [11]. Как отмечено в разделе 3 настоящей статьи (см. также [12]), 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 [12].

Напомним, что такой принцип атомной бомбы обсуждался ранее Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном в [2], по сравнению со схемой Г.Н. Флёрова 1941 г. схема „пушечного сближения“ позволяет получать заметно большую надкритичность и в результате при её использовании возможно достижение большого энерговыделения.

Решение правительства СССР о возобновлении работ по проблеме использования атомной энергии. Цитированные отзывы И.В. Курчатова относятся ко времени, когда правительство СССР уже приняло решение о возобновлении прерванных войной исследований возможности освобождения и использования атомной энергии. Этим решением явилось утверждённое И.В. Сталиным 28 сентября 1942 г. распоряжение Государственного комитета обороны № 2352 сс „Об организации работ по урану“ [1, с. 269-271], [15, с. 277], [16, с. 28, 30], [17].

Оно было принято всего лишь через полтора месяца после старта Манхэттенского проекта США. Распоряжение ГКО предписывало: „Обязать Академию наук СССР (акад. Иоффе) возобновить работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путём расщепления ядра урана и представить Государственному комитету обороны к 1 апреля 1943 года доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива…“. Распоряжение предусматривало организацию с этой целью при Академии наук СССР специальной лаборатории атомного ядра, создание лабораторных установок для разделения изотопов урана и проведение комплекса экспериментальных работ. Распоряжение обязывало СНК Татарской АССР предоставить Академии наук СССР в г. Казани помещение площадью 500 кв. м для размещения лаборатории атомного ядра и жилую площадь для 10 научных сотрудников.

Представляют большой интерес обстоятельства, при которых в тяжелейший период отечественной войны произошло принятие указанного исторического распоряжения.

Как указано в письме-представлении на утверждение И.В. Сталину проекта распоряжения ГКО „Об организации работ по урану“, подписанном 27 сентября 1942 г. заместителем председателя ГКО и СНК СССР В.М. Молотовым, этот проект был подготовлен Академией наук СССР (А.Ф. Иоффе) и Комитетом по делам высшей школы при СНК СССР (С.В. Кафтановым) [1, с. 268-269]. Известные документальные свидетельства военного времени не позволяют пока ещё в деталях воссоздать картину событий, которые сопровождали подготовку и принятие этого постановления ГКО. В этих условиях очень важны воспоминания участников указанных событий, хотя при использовании воспоминаний необходимо считаться с неизбежными неточностями, связанными с несовершенством человеческой памяти.

Особый интерес представляют воспоминания С.В. Кафтанова (однако и к этим воспоминаниям относится сделанное выше замечание, так что и при их анализе необходимо выделять сведения, не противоречащие данным документальных источников). Рассказывая спустя много лет о событиях, которые привели к принятию распоряжения ГКО о возобновлении в СССР исследований по проблеме использования атомной энергии, С.В. Кафтанов вспоминал: „Осенью сорок второго года я получил из Государственного комитета обороны письмо, направленное в ГКО лейтенантом Флёровым. Он служил в авиации. А до войны работал в Физтехе. Успел уже сделать открытие мирового класса. Вместе с Петржаком открыл спонтанное деление ядер урана. В своём письме Флёров сообщал о внезапном прекращении публикаций по ядерным исследованиям в западной научной печати. По мнению Флёрова, это означало, что исследования стали секретными и что, следовательно, на западе приступили к разработке атомного оружия. Значит, нужно немедленно браться за разработку атомного оружия и у нас…“ [18, с 6]. Возвращаясь далее в своих воспоминаниях к письму Г.Н. Флёрова, С.В. Кафтанов сказал: „Осень сорок второго. Немцы дошли до Волги, до Кавказа. Идёт напряжённейшая работа по самым актуальным для того времени темам: танковая броня, взрывчатые вещества, горючее для танков и авиации. И люди, и сырьё, и материалы -- всё мобилизовано до предела. И тут поступает предложение развернуть работу в совсем другой, новой, почти фантастической области…“ [18, с 7]

С.В. Кафтанов подчеркнул, что лично для него предложение Г.Н. Флёрова чистой фантастикой не звучало -- не только в силу профессиональной подготовленности и служебной информированности С.В. Кафтанова, но и по двум другим причинам. Первая причина -- найденные партизанами на оккупированной немцами территории записи убитого немецкого офицера по проблеме использования атомной энергии, которые в апреле 1942 г. были переданы в аппарат С.В. Кафтанова. О второй причине С.В. Кафтанов высказался так „В те же примерно времена, когда мы занимались записями немецкого офицера и письмом Флёрова, Гитлер принялся кричать о подготовке немцами „сверхоружия“. А что если это не просто пропаганда? Что если этот изверг имел в виду именно атомное оружие?

Я стал советоваться с физиками. Наиболее весомым для меня было мнение Абрама Фёдоровича Иоффе. Абрам Фёдорович считал, что принципиальная возможность цепной ядерной реакции, проще -- атомного взрыва, доказана и что нам надо браться за это дело. Весь накопленный в ходе войны опыт убеждал меня: сроки реализации научно-технических идей в чрезвычайной обстановке резко сокращаются. То, на что до войны действительно понадобилось бы 15-20 лет, теперь можно сделать в несколько раз быстрей.

Я попросил Иоффе подписать вместе со мной первое краткое письмо в Государственный комитет обороны о необходимости создать научный центр по проблеме атомного оружия. Он согласился. Письмо пошло за двумя подписями…“ [18, с 8]. Как можно заключить из рассказа С.В. Кафтанова, после получения заключений на это письмо различных ведомств, не все из которых были согласны с предложением, ГКО поручил С.В. Кафтанову и А.Ф. Иоффе подготовить проект распоряжения ГКО, которое и было утверждено И.В. Сталиным 28 сентября 1942 г. С.В. Кафтановым и А.Ф. Иоффе был подготовлен и проект постановления ГКО „О добыче урана“, который был принят 27 ноября 1942 г (постановление ГКО № 2542 сс) [1, с 275 -- 276].

Характеристика обстоятельств, при которых 28 сентября 1942 г было принято распоряжение ГКО о возобновлении работ по урану, не была бы полной, если не отметить следующее важное обстоятельство.

Уже с сентября 1941 г в СССР начала поступать разведывательная информация о проведении в Великобритании совместно с США в секретном порядке интенсивных научно-исследовательских работ, направленных на разработку методов использования атомной энергии для военных целей и создание атомных бомб огромной разрушительной силы. Среди наиболее важных полученных ещё в 1941 г советской разведкой документов следует назвать отчёт английского „Комитета MAUD“. Из материалов этого отчёта, полученного по каналам НКВД СССР, следовало, что создание атомной бомбы реально, что вероятно она может быть создана ещё до окончания войны и, следовательно, повлиять на ход войны [19, с 79-80].

Официальное письмо Л.П. Берия на имя И.В. Сталина с информацией о работах по использованию атомной энергии в военных целях за рубежом, предложениями по организации этих работ в СССР и секретном ознакомлении с материалами НКВД видных советских специалистов, варианты которого были подготовлены сотрудниками НКВД ещё в конце 1941 -- начале 1942 гг., было отправлено И.В. Сталину только в октябре 1942 г , уже после принятия распоряжения ГКО о возобновлении в СССР работ по урану [1, с 244-245, 271-272], [13, с 99, 104-105, 109-111], [16, с 27].

В то же время разведывательная информация о работах по проблеме атомной энергии за рубежом, имевшаяся в СССР к моменту принятия решения о возобновлении работ по урану, была получена не только по каналам разведки НКВД, но и по каналам Главного разведывательного управления Генерального штаба (ГРУ ГШ) Красной армии

По понятным причинам С.В. Кафтанов не упомянул в своём рассказе о роли в описанных им событиях важнейшего источника информации -- материалов ГРУ ГШ Красной армии, которые в августе и в начале сентября 1942 г были направлены в его адрес. [1, с 266]

Ещё ранее, в мае 1942 г, руководство ГРУ ГШ информировало Академию наук СССР о наличии сообщений о работах за рубежом по проблеме использования атомной энергии в военных целях и просило сообщить, имеет ли в настоящее время эта проблема реальную практическую основу [1, с 262-263]

Ответ на указанный запрос в июне 1942 г дал В.Г. Хлопин, который отметил, что за последний год в научной литературе почти совершенно не публикуются работы, связанные с решением проблемы использования атомной энергии В.Г. Хлопин писал „Это обстоятельство единственно, как мне кажется, даёт основание думать, что соответствующим работам придается значение и они проводятся в секретном порядке. Что касается институтов АН СССР, то проводившиеся в них работы по этому вопросу временно свёрнуты как по условиям эвакуации этих институтов из Ленинграда, где остались основные установки (циклотрон РИАНа), так и потому, что, по нашему мнению, возможность использования внутриатомной энергии для военных целей в ближайшее время (в течение настоящей войны) весьма мало вероятна“ [1, с 265-266], [16, с 27-28].

На фоне сдержанной оценки перспектив использования атомной энергии в письме В.Г. Хлопина ещё более убедительным выглядит огромное значение действий С.В. Кафтанова, непосредственно приведших к правительственному решению о возобновлении работ по проблеме атомной энергии в СССР. Конечно, отмечая роль С.В. Кафтанова, следует иметь в виду, что решающим обстоятельством, обусловившим принятие правительством СССР этого решения, являлась, вне всякого сомнения, разведывательная информация о работах по проблеме атомной энергии за рубежом. Эта информация, скорее всего, являлась главным мотивом, определившим и действия самого С.В. Кафтанова.

Тем не менее, согласно свидетельству С.В. Кафтанова, письмо Г.Н. Флёрова явилось одним из существенных факторов, способствовавших обращению С.В. Кафтанова вместе с А.Ф. Иоффе с письмом в ГКО.

Какое письмо Г.Н. Флёрова имел в виду С.В. Кафтанов? Наиболее вероятно, что письмо Г.Н. Флёрова на имя С.В. Кафтанова, написанное, судя по его содержанию, в декабре 1941 г., но отправленное адресату не ранее 17 марта 1942 г. [8, с. 45, 50]. Как уже отмечалось выше, оригинал этого письма не найден, но в архиве Президента Российской Федерации имеется машинописная копия его черновика, направленная И.В. Курчатовым в феврале 1946 года в Специальный комитет [10, с. 432-434]. В архиве Курчатовского института хранится оригинальный или восстановленный Г.Н. Флёровым рукописный черновик указанного письма [8, с. 53-60].

Именно в этом письме Г.Н. Флёров подчеркнул исчезновение публикаций в зарубежных журналах по проблеме урана. Но, в отличие от В.Г. Хлопина, Г.Н. Флёров сослался на данный факт как на подтверждение необходимости возобновления исследований в этом направлении в СССР:

„Ну, и основное это то, что во всех иностранных журналах полное отсутствие каких-либо работ по этому вопросу. Это молчание не есть результат отсутствия работы не печатаются даже статьи, которые являются логическим развитием ранее напечатанных, нет обещанных статей, словом, на этот вопрос наложена печать молчания, и это-то является наилучшим показателем того, какая кипучая работа идёт сейчас за границей.

Нам в Советском Союзе работу нужно возобновить, пусть вероятность решения задачи в ближайшее время крайне мала, но ничегонеделание наверняка не может привести к успеху, в то время как в процессе самой работы выясняется ряд новых дополнительных данных, могущих приблизить нас к решению вопроса…“ [8, с. 51, 56-57], [10, с. 433].

Письмо Г.Н. Флёрова С.В. Кафтанову завершалось примечательными словами: „История делается сейчас на полях сражений, но не нужно забывать, что наука, толкающая технику, вооружается в научно-исследовательских лабораториях, нужно всё время помнить, что государство, первое осуществившее ядерную бомбу, сможет диктовать всему миру свои условия. И сейчас единственное, чем мы сможем искупить свою ошибку -- полугодовое безделье -- это возобновление работ и проведение их в ещё более широком масштабе, чем это было до войны“ [8, с. 52, 60], [10, с. 432].

Утверждённое 28 сентября 1942 г. распоряжение ГКО возлагало ответственность за возобновление работ по проблеме использования атомной энергии на А.Ф. Иоффе. Но, по-видимому, сразу же после принятия указанного распоряжения ГКО А.Ф. Иоффе стал последовательно проводить в жизнь своё предложение, сделанное им ещё в августе 1940 г. [1, с. 135], о том, чтобы руководителем всей урановой проблемы был назначен И.В. Курчатов (см. в этой связи [1, с. 280-283, 297-299]).

По указанию В.М. Молотова И.В. Курчатов в октябре-ноябре 1942 г. был ознакомлен с материалами разведок НКВД и ГРУ ГШ о зарубежных ядерных исследованиях, в том числе с докладом „Комитета M.A.U.D.“. По результатам анализа материалов И.В. Курчатов обратился с докладной запиской на имя В.М. Молотова. В „Заключении“ этой записки И.В. Курчатов писал:

„1. В исследованиях проблемы урана советская наука значительно отстала от науки Англии и Америки и располагает в данное время несравненно меньшей материальной базой для производства экспериментальных работ.

2. В СССР проблема урана разрабатывается менее интенсивно, а в Англии и в Америке -- более интенсивно, чем в довоенное время.

3. Масштаб проведённых Англией и Америкой в 1941 году работ больше намеченного постановлением ГКО Союза ССР на 1943 год.

4. Имеющиеся в распоряжении материалы недостаточны, для того чтобы можно было считать практически осуществимой или неосуществимой задачу производства урановых бомб, хотя почти и не остаётся сомнений, что совершенно определённый вывод в этом направлении сделан за рубежом.

5. Ввиду того, однако, что получение определённых сведений об этом выводе связано с громадными, а, может быть, и непреодолимыми затруднениями, и ввиду того, что возможность введения в войну такого страшного оружия, как урановая бомба, не исключена, представляется необходимым широко развернуть в СССР работы по проблеме урана и привлечь к её решению наиболее квалифицированные научные и научно-технические силы Советского Союза.

Актуальность важнейшей задачи, поставленной перед специальной лабораторией атомного ядра (с марта 1943 г. -- Лабораторией № 2), -- проведение необходимых исследований и представление в ГКО доклада „о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива“, -- усиливалась тем, что разведывательная информация 1941 г., что отмечал, как уже говорилось выше, И.В. Курчатов в своём письме от 27 ноября 1942 г. на имя В.М. Молотова, не содержала исчерпывающего ответа на вопрос о возможности создания урановой бомбы.

В то же время экспериментальная и теоретическая базы, которыми располагала Лаборатория № 2 в первой половине 1943 г., да и в относительно длительный последующий период, были недостаточными для того, чтобы дать определённый ответ на вопрос о реальности атомной бомбы только на основании собственных экспериментальных и теоретических данных.

Однако продолжавшие поступать разведывательные материалы, в том числе материалы, которыми И.В. Курчатов располагал уже к весне 1943 г., по существу не оставляли у него сомнений в осуществимости бомбы из урана-235. Из уже упоминавшегося выше отзыва И.В. Курчатова от 4 июля 1943 г. на поступивший по каналам разведки перечень американских работ по проблеме урана следует, что его беспокоила уже не сама возможность создания бомбы из урана-235, а озабоченность вызывали противоречия в данных различных работ по сечениям деления урана-235 в области средних энергий нейтронов. И.В. Курчатов отмечал: „Вопрос этот имеет кардинальное значение, так как от величины сечения деления в этой области крайне резко зависят размеры бомбы из урана-235 и самая возможность осуществления котла из металлического урана“ [1, с. 356], [15, с. 281].

Весной 1943 г. И.В. Курчатову стала принципиально ясной и новая возможность конструирования атомной бомбы. В записке на имя М.Г. Первухина от 22 марта 1943 г. И.В. Курчатов писал: „В материалах, рассмотрением которых занимался в последнее время… указано, что, может быть, продукты сгорания ядерного топлива в „урановом котле“ могут быть использованы вместо урана-235 в качестве материала для бомбы 4. Имея в виду эти замечания, я внимательно рассмотрел последние из опубликованных американцами в „Physical Review“ работ по трансурановым элементам (эка-рению-239 и эка-осьмию-239) и смог установить новое направление в решении всей проблемы урана…“. Речь шла об использовании в атомной бомбе плутония-239, который И.В. Курчатов называл в своём письме эка-осьмием-239. Он писал, что „перспективы этого направления необычайно увлекательны“. „По всем существующим сейчас теоретическим представлениям попадание нейтрона в ядро эка-осьмия должно сопровождаться большим выделением энергии и испусканием вторичных нейтронов, так что в этом отношении он должен быть эквивалентен урану-235“. „Если в действительности эка-осьмий обладает такими же свойствами, как и уран-235, его можно будет выделить из „уранового котла“ и употребить в качестве материала для эка-осьмиевой бомбы. Бомба будет сделана, следовательно, из „неземного“ материала, исчезнувшего на нашей планете.

Как видно, при таком решении всей проблемы отпадает необходимость разделения изотопов урана, который используется и как топливо, и как взрывчатое вещество“.

„Разобранные необычайные возможности, конечно, во многом ещё не обоснованы. Их реализация мыслима лишь в том случае, если эка-осьмий-239 действительно аналогичен урану-235 и если, кроме того, так или иначе может быть пущен в ход „урановый котёл“. Кроме того, развитая схема нуждается в проведении количественного учёта всех деталей процесса. Эта последняя работа в ближайшее время будет мной поручена проф. Я.Б. Зельдовичу“ [1, с. 326-327], [13, с. 116-117], [15, с. 281-282].

С сообщением о пуске в США первого уранового котла, открывающего перспективы крупномасштабного использования атомной энергии и получения нового делящегося материала с атомным весом 239, пригодного для изготовления атомной бомбы (имелся в виду ядерный реактор Э. Ферми, пущенный 2 декабря 1942 г. в г. Чикаго), И.В. Курчатов был ознакомлен в июле 1943 г. вскоре после получения по каналам разведки этого сообщения.

Он дал чрезвычайно высокую оценку факту пуска в США первого в мире ядерного реактора. В своём отзыве на указанный материал разведки он писал: „Рассмотренный материал содержит исключительной важности сообщение о пуске в Америке первого уран-графитового котла -- сообщение о событии, которое нельзя оценить иначе, как крупнейшее явление в мировой науке и технике“ [1, с. 375-376], [15, с. 281], [16, с. 33].

Отметим, что в уже упоминавшемся докладе английского „Комитета MAUD“, который поступил в СССР по каналам разведки в 1941 г. и с которым в конце 1942 г. был ознакомлен И.В. Курчатов, говорилось о том, что элемент с массой 239 весьма вероятно будет иметь делительные свойства, подобные свойствам урана-235, и может быть использован как взрывчатое вещество в атомной бомбе (см. [19, с 80]).

Начало работ по атомной бомбе в Лаборатории № 2 Академии наук СССР. И.В. Курчатов прекрасно понимал, что осуществление советского атомного проекта невозможно без организации серьёзных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по всем аспектам проекта. Важное место в его планах с самого начала работ занимала и организация работ по расчётно-теоретическому обоснованию, а затем проектированию и созданию атомной бомбы. Этой проблемой И.В. Курчатов начал заниматься вплотную уже в 1943 г. Он отдавал себе отчёт в том, что для обеспечения успеха работ над атомной бомбой необходимо привлечение к этим работам наиболее квалифицированных учёных.

20 марта 1943 г., через месяц с небольшим после своего назначения научным руководителем работ по урану, И.В. Курчатов обратился к М.Г. Первухину с письмом, в котором говорилось:

„В начале развития взрыва бомбы из урана большая часть вещества, ещё не успевшая принять участия в реакции, будет находиться в особом состоянии почти полной ионизации всех атомов. От этого состояния вещества будет зависеть дальнейшее развитие процесса и разрушительная способность бомбы.

На опыте, даже в ничтожных масштабах, ничего аналогичного этому состоянию вещества не наблюдалось и до осуществления бомбы не может быть наблюдено. Только в звёздах предполагается существование такого состояния вещества. Представляется возможным в общих чертах теоретически рассмотреть протекание процесса взрыва в этой стадии. Эта трудная задача могла бы быть поручена проф. Л.Д. Ландау, известному физику-теоретику, специалисту и тонкому знатоку аналогичных вопросов“ [1, с. 325], [15, с. 282-283].

В этом письме И.В. Курчатов просил рассмотреть вопрос о поручении Л.Д. Ландау расчёта развития взрывного процесса в урановой бомбе (он также поставил в нём вопрос о привлечении П.Л. Капицы в качестве консультанта по вопросам разделения изотопов).