«Манхэттенский проект»: украинский след. Часть 1

6 августа 2015 г. исполнилось 70 лет со дня ядерной бомбардировки японского города Хиросима — трагического события, которое открыло миру «ядерную эру». Об истории создания ядерной бомбы, о т. н. Манхэттенском проекте за этот год написано довольно много. Но до сих пор некоторые эпизоды американской атомной (или ядерной) программы остаются вне внимания широкой общественности. Об одном из них стоит упомянуть особо.

НАЧАЛО АТОМНОЙ ГОНКИ

К концу 1930-х годов многие развитые страны мира были готовы включиться в атомную гонку. Первыми стали французы. Их физическая школа на тот момент считалась передовой в мире, ее возглавлял Фредерик Жолио-Кюри — зять Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри. Это была «семейственность» в хорошем смысле этого слова: в 1934 г. Фредерик вместе со своей женой Ирэн получил Нобелевскую премию «за выполненный синтез новых радиоактивных элементов».

В 1938 г. немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман обнаружили, что атомное ядро урана способно к расщеплению, а значит, уран может стать основой нового взрывчатого вещества небывалой силы. Фредерик Жолио-Кюри, а также венгр Лео Сцилард и итальянец Энрико Ферми в США приблизительно в это же время также пришли к такому выводу. Более того, в марте 1939 г. в лондонском журнале «Нейчур» Ф. Жолио-Кюри в соавторстве со своими коллегами Халбаном и Коварски опубликовал статью «Освобождение нейтронов в ядерном взрыве урана».

Надвигалась война, и Фредерик активно включился в работу французского атомного проекта. Он договорился с бельгийской компанией «Юнион минейр», тогдашним мировым монополистом по добыче урановой руды, что бельгийцы будут поставлять руду только Франции и ни в коем случае — Германии. Благодаря усилиям Жолио-Кюри была оборудована первоклассная лаборатория для изучения свойств урана, а также построен первый во Франции циклотрон. Кроме того, французам, буквально накануне оккупации нацистами Норвегии, удалось вывезти в Париж и передать 16 марта 1940 г. Жолио-Кюри 185 кг. т. н. тяжелой воды (важный компонент при постройке реактора) — практически весь её мировой запас на то время. Эта спецоперация была проведена под руководством лейтенанта французской военной разведки Аллье.

Итак, Франция была «впереди планеты всей» в изучении атомной реакции. Но немецкий блицкриг перевернул все с ног на голову. 1200 тонн уранового концентрата (половину тогдашних мировых запасов) нацисты изъяли при захвате обогатительной фабрики в бельгийском городе Оолене. Фредерику Жолио-Кюри при посредстве все того же лейтенанта Аллье чудом удалось передать «тяжелую воду» в Нью-Йорк. Туда же из Бельгийского Конго последовали оставшиеся 1200 тонн уранового концентрата. Это стало материальной основой будущего «Манхэттенского проекта»…

Нацистская Германия после победы над Францией некоторое время (в 1940-1941 гг.) лидировала в атомной гонке. Но… бодливой корове Бог рогов не дал. Много высококлассных специалистов (не только физиков, но и инженеров) бежали из гитлеровской Германии, и это сыграло не в пользу нацистов. И хотя научный руководитель немецкого атомного проекта Вернер Гейзенберг был блестящим физиком, лауреатом Нобелевской премии 1933 г., нехватка квалифицированных кадров, необходимых материалов (которые можно было получить только из-за границы), недостаточное финансирование и пренебрежительное отношение нацистов ко всяким «еврейским штучкам» прибили немецкий атомный проект насмерть. Правда, это стало известно уже после Второй мировой войны, а вот в её ходе союзники по антигитлеровской коалиции очень боялись появления атомного оружия у немцев (особенно Британия).

Япония сознательно отказалась от разработки атомного оружия, посчитав его и неподъемным для её экономики (что было верно), и малоперспективным в ближайшем будущем (в чем они ошибались).

Что касается СССР, то еще в 1940 г. в бюро изобретений НКО СССР сотрудниками Харьковского филиала Ленинградского физтеха Вик. Масловым и Влад. Шпинелем была подана заявка на патент урановой бомбы. Но она была положена «под сукно». Нет, ученым таки выдали авторское свидетельство… но аж в 1946 году! В мирное время Советский Союз проигнорировал возможность вступления в атомную гонку, а во время ВОВ уже было не до того. В одном современном российском сериале это было подано как мудрое решение Сталина: мол, пусть американцы потратят денежки на создание супербомбы, а наша разведка её секрет выкрадет и этим сэкономит советскому народу кучу денег. От заботы «отца народов» о советских людях просто слезы наворачивались на глаза. А правда в том, что до поры до времени в Кремле ни сном, ни духом не слышали (или не хотели слышать) об атомном проекте и спохватились, лишь когда поезд под названием «Мировая гегемония» остановился на станции «Манхэттен».
Выпавшее из рук французов знамя подхватили их союзники — британцы. Созданная научная группа (т. н. «Комитет Томпсона», по имени профессора Дж.Томпсона, научного руководителя британского атомного проекта), в которую входили и эвакуированные сотрудники Фредерика Жолио-Кюри — Халбан и Коварски, детально проработала возможность создания атомной (точнее, урановой) бомбы и 15 июля 1941 г. подала доклад британскому правительству со всеми выкладками, включая расчет критической массы урана-235. Пора было переходить к практическим работам по созданию супербомбы. Но Британия вела войну с Германией, её города нещадно бомбились, средств на дорогостоящий проект не хватало. Скрипя зубами и только под давлением обстоятельств гордые имперцы передали собственные наработки своим новым союзникам — американцам. Британцы знали, что отдают ключ к мировому господству. Но деваться было некуда.

«МАНХЭТТЕНСКИЙ ПРОЕКТ»

Считается, что американская атомная гонка началась с письма Альберта Эйнштейна (и пояснительной записки физика Л.Сциларда к нему) президенту США Франклину Рузвельту об опасности разработки нацистами атомной бомбы. Письмо попало в руки президенту 11 октября 1939 г. через их общего знакомого, финансиста Александра Сакса. По воспоминаниям Сакса, Рузвельт мало что понял из письма и не горел желанием вмешиваться в это дело; но Сакс якобы переубедил его, рассказав исторический анекдот о Фултоне и Наполеоне. Мол, Наполеон не разобрался в сути предложения Фултона построить корабль без парусов (пароход), в результате чего потерял шанс победить своего заклятого врага — Британию.

Этот анекдот так развеселил Рузвельта, что он распил с Саксом бутылку коллекционного коньяка «Наполеон», а на письме размашисто наложил резолюцию: «Это требует действий!».

По инициативе Ф. Рузвельта был создан американский урановый комитет (S-1 Uranium Committee), который подтвердил возможность создания атомной бомбы. Комитет действовал до 17 сентября 1943 г., проведя ряд исследований и подготовительных работ. В сентябре 1943 г. работы перешли в практическую фазу. Так начался уже не раз упоминаемый «Манхэттенский проект» (Manhattan Project).

Надо сказать, что США имели наиболее благоприятные шансы успешно осуществить атомный проект. Во-первых, им достались французское сырье и английские научные наработки. Во-вторых, экономика США была на голову сильнее всех прочих конкурентов. В 1939 г. штатовский ВВП составлял 869 млрд дол. (в ценах 1990 г.), в то время как ВВП Великобритании равнялся 287 млрд. дол., СССР — 366 млрд. дол., Германии — 384 млрд. дол., Японии — 184 млрд. дол. В 1944 г. разрыв с остальными воюющими странами только увеличился: ВВП США составил 1499 млрд. дол.(приблизительно 50% мирового ВВП), ВВП Великобритании — 346 млрд. дол., СССР — 362 млрд. дол., Германии — 437 млрд. дол., Японии — 189 млрд. дол. На минуточку задумаемся: ВВП США в 1944 г. был больше, чем у Великобритании, СССР, Германии и Японии вместе взятых.

В Манхэттенском проекте (название произошло от виртуального Манхэттенского инженерного округа, на который и списывались все затраты; командующим «округом» являлся бригадный генерал Лесли Гровс) было задействовано более 130 тысяч человек; для разработки и сборки атомных бомб в пустынном штате Нью-Мексико построили закрытый научный городок Лос-Аламос (Лагерь V).

Затраты были колоссальными: расходы проекта оцениваются минимум в 2 млрд. дол. (если оценивать через стоимость золота, то это приблизительно 63 млрд. дол. в текущих ценах), что примерно в 200 раз больше затрат на немецкий урановый проект.

Тут надо отметить, что американцы реализовывали не один, а сразу два атомных проекта:
— урановый;
— плутониевый.

Такое расточительство могла позволить себе только держава-гегемон.

Однако и на старуху бывает проруха.

Гора натужилась и… родила мышь.

ЯДЕРНЫЙ ТУПИК

Урановый проект предусматривал изготовление бомбы на основе урана-235. Конструкция урановой бомбы (пушечного типа) была разработана под руководством Уильяма Парсонса. Принцип её действия относительно прост и основан на создании критической массы урана-235 путём мгновенного сближения (после выстрела) двух субкритических масс в орудийном стволе. Схема такой бомбы была изложена ещё в английском отчете Комитета Томсона, переданном американским специалистам осенью 1941 г.

Вся сложность изготовления урановой бомбы (кроме естественных трудностей добычи урана в промышленных масштабах) заключалась в том, что в природном уране-238 содержится только 0,7% урана-235 и довольно трудно отделить «оружейный» уран от «неоружейного» (этот процесс называется «обогащением урана»). В 1944-1945 гг. для последней стадии обогащения использовались т. н. калютроны, изобретенные нобелевским лауреатом Эрнестом Лоуренсом. В них уран испарялся; урановый пар проходил в магнитном поле по N-образной траектории, в результате чего более легкие атомы урана-235 отделялись от более тяжелых атомов урана-238.

Процесс этот был весьма трудоемкий и дорогостоящий. На производство 1 кг урана-235 80% обогащения по технологии Э. Лоуренса требовалось около 600000 кВт-ч электроэнергии и более 200 кг природного урана. Т .о., для изготовления урановой бомбы типа Little Boy («Малыш»), сброшенной на Хиросиму, с урановым зарядом массой 60 кг требовалось 36000 МВт-ч энергии, более 12 т урана и полтора года (!) непрерывной работы завода в г. Ок-Ридже (штат Теннесси).

В дальнейшем, в процессе совершенствования ядерных технологий, были найдены более оптимальные экономические и технологические решения для обогащения урана. Ныне оптимальным методом обогащения считается метод с использованием газовых центрифуг. Но тогда до этого было еще далеко.

Факт остается фактом: на момент окончания Второй мировой войны у США была лишь одна (!) урановая бомба. Еще одну собирались построить к концу 1945 года.

ИМПЛОЗИЯ? ИМПЛОЗИЯ!

Гораздо более заманчивым выглядело использование для создания атомной бомбы оружейного плутония-239. Для его производства в г. Хэнфорде, шт. Вашингтон, был создан промышленный комплекс, который в 1945 г. начал выдавать до 20 кг. оружейного плутония в месяц. А по расчетам ученых, для создания плутониевой супербомбы хватило бы и 6 кг. Т. о. укрощение плутония дало бы возможность поставить производство атомных зарядов на поток.

Проблема была в другом: плутоний-239 никак не желал взрываться по принципу урана-235. Ученые долго ломали голову, пока один из них — Сет Неддермейер не предложил имплозию (Implosion) — взрыв, направленный вовнутрь.

Однако легко сказать, но трудно сделать. После многочисленных неудачных попыток разработать имплозивную схему научный руководитель «Манхэттенского проекта» Роберт Оппенгеймер решил влить в проект свежую кровь. И весной 1944 г. привлек к работам над имплозией нового ученого — Джорджа Кистяковски.

Он же — Георгий Богданович Кистяковский (1900-1982)…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *