Советский атомный проект

 

Работа в годы войны
1941 – 1945

С началом Великой Отечественной войны исследования по атомной физике в СССР и деятельность «Урановой комиссии» были приостановлены. Ведущие научные учреждения, работавшие в этой области, были эвакуированы в Казань, Уфу и Алма-Ату, и тематика их работ подчинена военным проблемам. Большинство молодых физиков-ядерщиков и вся группа учеников И.В.Курчатова были мобилизованы и оказались в армии и на фронте.

Первым сигналом того, что на Западе начали разворачивать работы по использованию атомной энергии в военных целях, явилось то, что сначала 1940-х гг. прекращаются публикации по ядерным исследованиям в западной научной прессе. В Германии, Англии и США к этому времени уже развернулись исследования по проблеме создания ядерного оружия и 1941 г. стал годом начала практической реализации в этих странах государственных атомных проектов.

С конца 1940 г. Англия и США стали обмениваться информацией по теории создания атомной бомбы, а в августе 1943 г. в Квебеке Рузвельт и Черчилль подписывают секретное соглашение о совместных работах в области атомной энергетики, в котором в частности оговаривалось, что США и Англия не будут сообщать какую-либо информацию по атомной бомбе третьим странам, то есть СССР и Франции, несмотря на заключенное в 1942 г. между Англией и СССР соглашение об обмене секретной военной и технологической информацией. К созданию атомной бомбы было решено допустить Канаду, так как она располагала запасами урановой руды. Центр по созданию атомной бомбы решено было разместить в США в штате Нью-Мексико в лаборатории Лос-Аламос, строительство которой было закончено в 1943 г., и где над созданием атомной бомбы работали впоследствии 12 лауреатов Нобелевской премии из США и Европы, 45 тысяч гражданских лиц и несколько воинских частей. Так разворачивался атомный Манхэттенский проект, официально утвержденный 13 августа 1942 г.

На основании уже упоминавшейся директивы Квасникова летом 1941 г. советские разведчики добывают первую информацию о существовании в Англии Уранового комитета и о его заседании, на котором было решено рекомендовать правительству Англии приступить к созданию атомной бомбы, а также о том, что в августе 1941 г. Английский Объединенный комитет начальников штабов, одобрив это предложение, потребовал изготовить атомную бомбу в течение двух лет. В сентябре 1941 г. советская разведка получает текст доклада Английского Уранового комитета У.Черчиллю, после которого в Англии начинается практическая реализация идеи создания атомного оружия.

К решению вопроса о возобновлении в СССР прерванных войной работ по проблеме урана были причастны три ведомства: НКВД, Главное Разведывательное Управление (ГРУ) Генштаба Красной Армии и аппарат уполномоченного ГКО по науке С.В. Кафтанова.

В конце 1941 г. проблема урана в СССР действительно чрезвычайно волновала немногих, и, пожалуй, более всех, молодого физика, одного из учеников И.В.Курчатова, Г.Н.Флерова. Его тогда насторожило уже то, что в западной научной печати не появилось откликов на открытое им с Петржаком в 1940 г. спонтанное деление урана, важное для ядерной физики событие. Уже тогда Г.Н.Флеров, не имея доступа в разведанным, предполагал, что в Германии разрабатывают атомную бомбу и, предвидя последствия ее создания, считал необходимой свою поездку в Казань для выработки плана мероприятий по урановой проблеме в СССР в «малом» президиуме АН СССР . Считая вопрос о возобновлении в СССР работ по урану чрезвычайно важным и не терпящим промедления, Флеров обращается с письмом лично к И.В.Сталину. Затем, в ноябре 1941 г. Флеров пишет С.В. Кафтанову, обращая, в частности, его внимание на то, что «государство, первое осуществившее ядерную бомбу, сможет диктовать всему миру свои условия...». 20 декабря 1941 г. Флеров прибывает в Казань и делает доклад на семинаре в присутствии членов малого Президиума АН СССР и актива ЛФТИ, пытаясь убедить их в необходимости продолжения работ по урану. Но семинар выносит решение о том, что на эти работы в условиях войны нет средств.

И.В.Курчатову, пересылая ему с письмом рукопись своей неопубликованной статьи «К вопросу об использовании внутриатомной энергии», содержащей оригинальные предложения и принципиальную схему по разработке атомной бомбы. В январе 1942 г. Флеров еще раз пишет Кафтанову, и снова его письмо остается без ответа, как и последующие пять телеграмм, отправленных Флеровым Кафтанову.

В апреле 1942 г. Г. Н. Флеров вновь обращается к И. В. Сталину с письмом, пытаясь доказать, что использование внутриатомной энергии влечет настоящую революцию в военной технике, что за границей в этом направлении уже идет активная работа, а в СССР никто не обращает на доводы Флерова внимания. «Мы сейчас совершаем большую ошибку» - пишет Г.Н.Флеров, - добровольно сдавая завоеванные до войны в исследованиях по ядерной физике позиции, когда СССР даже кое-где опередил Запад».

В апреле 1942 г. происходит еще одно событие, повлиявшее на принятие решения о возобновлении в СССР работ по урану. Начальник оперативно-инженерной группы Южного фронта полковник И.Г.Старинов доставляет в Москву тетрадь с записями убитого немецкого офицера, содержавшую сведения по урановой тематике, формулы и графики. Тетрадь эта попадает к С.А.Балезину, старшему помощнику Кафтанова. Балезин запрашивает отзыв на содержащиеся в тетради сведения у академика УФТИ А.И.Лейпунского и специалиста по взрывам генерала Г.И.Покровского, но они дают резко отрицательный ответ, считая, что результаты от работ по урану будут не раньше, через 15-20 лет.

Принимая во внимание информацию, содержащуюся в «стариновской тетради» и письмах Флерова, Кафтановым подготавливается проект письма на имя Сталина. Посоветовавшись с физиками, Кафтанов направил в мае 1942 г. в ГКО письмо о необходимости создания в СССР научного центра по проблеме атомного оружия, подписанное также А.Ф.Иоффе. Сталин одобрил.

Куратором урановой проблемы от ГКО становится заместитель Председателя ГКО В.М.Молотов, на которого по распоряжению И.В.Сталина СНК возложил общее руководство по всем вопросам урана, а на заместителя Председателя СНК М.Г.Первухина было возложено практическое руководство. В.М.Молотов поручил Первухину подобрать группу ученых, и в Кремль были приглашены выбранные Первухиным И.В. Курчатов, А.И. Алиханова и И.К. Кикоин. В письменном виде физики дали свое заключение о достоверности иностранных материалов и высказались за немедленную организацию в СССР широких научно-исследовательских работ по ядерной проблеме. В.М.Молотов доложил переданное ему заключение ученых в Политбюро.

В конце мая 1942 г. С.В.Кафтанову, М.Г.Первухину и АН СССР была поручена подготовка проектов первых постановлений по организации развития работ по урану. В июле 1942 г. Г.Н.Флерова срочно вызывают с Юго-Западного фронта в Москву для беседы с С.А.Балезиным. Также в Москву из Казани вызываются А.Ф.Иоффе, В.И.Вернадский, В.Г.Хлопин, П. Л. Капица .

27 сентября 1942 г. В.М.Молотов передал И.В.Сталину подготовленный С.В.Кафтановым и А.Ф.Иоффе проект первого Распоряжения ГКО и 28 сентября И.В.Сталин подписал Постановление ГКО «Об организации работ по урану», обязывающее АН СССР «возобновить работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путем расщепления урана, и предоставить ГКО к 1 апреля 1943 г. доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива». Этим распоряжением при АН СССР создавалась Специальная лаборатория атомного ядра, которая до осени 1943 г. фактически работала в Казани.

Распоряжением ГКО предусматривалась также разработка и получение урана-235 в количестве, необходимом для опытов, и проведение до 1 апреля 1943 г. «исследования осуществимости расщепления ядер урана». Многие из сроков, указанных в распоряжении ГКО, были заведомо нереальны.

С 22 сентября по 9 января 1943 г. И.В.Курчатов был командирован из Казани в Москву, где знакомился с материалами разведки по атомной проблеме. С секретными документами разведки был знаком только лишь Курчатов, остальные же ученые даже не знали, что такие данные существуют.

Довольно остро стояла проблема получения необходимого для начала работ по атомному проекту количества урана стояла достаточно остро. Так, к концу 1942 г. на территории СССР известны были 4 урановых месторождений, три из которых эксплуатировались, а четвертое было законсервировано. Было известно около 70 точек урановых рудопроявлений, наиболее перспективные из которых находились в Средней Азии. Но из месторождений, обнаруженных в гористых районах Средней Азии, урановую руду приходилось вывозить в мешках на спинах ослов. Так что о достаточном обеспечении ураном работ И.В.Курчатова говорить не приходится.

Очередное распоряжение ГКО о дальнейшем развитии работ по урану вышло 11 февраля 1943 г. и оно предусматривало повседневное руководство работами уже официально возложить на Первухина и Кафтанова, а научное руководство всеми атомными исследованиями на И.В.Курчатова. Группа Специальной лаборатории переводилась в Москву. Предписывалось также обеспечение первоочередных поставок и работ. На 1943 г. был принят детальный план работы Специальной лаборатории и других организаций по урановой проблеме.

Распоряжением вице-президента АН СССР А.А.Байкова от 12 апреля 1943 г. был создан научно-исследовательский центр по урановой проблеме — Лаборатория № 2 АН СССР (с 1949 г. ЛИПАН лаборатория измерительных приборов АН СССР) под руководством И.В.Курчатова. 14 августа 1943 г. в Лабораторию № 2 официально переведена из ЛФТИ группа Курчатова. С февраля 1944 г. Лаборатории № 2 приданы права института. В апреле 1944 г. она переехала на свое постоянное место в Покровское-Стрешнево, в выбранное лично И.В.Курчатовым на пустынной тогда окраине Москвы недостроенное здание Всесоюзного института экспериментальной медицины (ВИЭМ) НКЗ СССР. С 1956 г. ЛИПАН стала Институтом атомной энергии, а с 1993 г. Российским Научным центром «Курчатовский институт», расположенным на том же месте в Покровском-Стрешневе. В апреле 1944 г. в Лаборатории № 2 на всех научных направлениях работали около 80 человек, из которых 25 научных сотрудников . К 1944 г. в Лаборатории № 2 организационно оформилось 6 секторов – отделов: теоретических, экспериментальных и конструкторских. Программа работ Лаборатории № 2 определялась, прежде всего, предвоенными исследованиями в области деления урана, деятельностью Урановой комиссии и материалами разведки, с которыми из ученых лично знакомился только И.В.Курчатов.

В 1943 г. в Москву для работ по атомному проекту также были вызваны Ю.Б.Харитон и Я.Б.Зельдович.

Разработанная И.В.Курчатовым программа исследовательских работ выполнялось крайне ограниченными силами с использованием незначительных ресурсов. Лаборатория № 2 постоянно испытывала нехватку необходимых ей самых простых материалов. Цемент, металл и прочее, приходилось искать непосредственно Курчатову, просящего в многочисленных записках на имя руководителей о выделении каждой мелочи, в то время как трудность состояла не в отсутствии материалов, а в отсутствии распоряжения на их выделение. Конечно, в условиях ведения тяжелейшей войны, СССР не мог обеспечить такую же концентрацию материальных ресурсов, как США для своего атомного «Манхэттенского проекта». Но дело в том, что речь шла не о невозможности обеспечения в ходе войны работ над ним ресурсами страны, а о недостаточной централизации и помощи на высшем государственном уровне. И это сказывалось, прежде всего, на темпах развернутых по атомному проекту научно-исследовательских работ. В данных условиях закономерно, что задачи, поставленные на 1943 г. в указанные сроки решены не были.

Следовательно, вновь остро вставал вопрос о необходимости принятия на высшем партийно-государственном уровне решений о дальнейшей активизации и обеспечению работ над проектом, централизации принимаемых по нему мер, что с самого начала предлагалось И.В.Курчатов и другими. Но проходит больше года, а никаких решений не принимается.

Конец ноября – начало декабря 1944 г. – переломный момент в истории советского атомного проекта – Берия взял руководство над ним в свои руки. Берия взялся за дело сразу напористо, активно, без промедления. Ключевым документом этого периода является Постановление ГКО № 7069 под грифом «совершенно секретно» от 3 декабря 1944 г. «О неотложных мерах по обеспечению развертывания работ, проводимых Лабораторией № 2 АН СССР» за подписью Сталина.

В этом документе впервые с начала реализации в СССР атомной программы чувствуется мобилизационный характер принятия решений и осознание на государственном уровне важности этой проблемы.

К концу 1944 г. число сотрудников Лаборатории № 2 насчитывало уже более 100, из которых 40 научных работников. На заседании ЦК ВКП(б) 17 января 1945 г. было принято решение о сооружении в Лаборатории № 2 более мощного циклотрона М-С (М-2) (М-1 был пущен в 1944 г.), необходимого для исследований. 28 февраля 1945 г.

И лишь в мае 1945 г. в Лабораторию № 2 из Свердловска были переведены сотрудники небольшой лаборатории электрических явлений, возглавлявшейся И. К. Кикоиным, поэтому только в ноябре 1945 г. он смог начать в Лаборатории № 2 исследования различных методов разделения изотопов урана , без которых невозможно было создание атомного.

Главные направления работы над атомным проектом ясно обрисовались уже в начале 1943 г. Во-первых, получение урана-235 одним из методов разделения изотопов, основная ставка уже тогда сделана была на газо-диффузный метод, разрабатываемый под руководством Кикоина, хотя разрабатывались также центробежный (под руководством Ланге и Кикоина) и электромагнитный методы (под руководством Арцимовича). Во-вторых, получение плутония-239 – практически не изученного еще элемента, которое возможно было обеспечить в процессе цепной реакции при облучении урана-235 медленными нейтронами в атомном реакторе. Руководителем научного направления Лаборатории №2, разрабатывающего уран-графитовый реактор являлся Курчатов.

Под руководством Г.Н.Флерова разрабатывался тяжеловодный реактор, а новые методы производства тяжелой воды разрабатывал Корнфельд. Л.М.Якименко разработал метод получения тяжелой воды электрическим способом. И.И.Гуревич, И.Я.Померанчук, Я.Б.Зельдович создали теорию гетерогенных уран-графитовых систем. Всей теоретической частью научной работы по процессам развития реакции в критической массе руководил Л.Д.Ландау, к марту 1947 г. закончивший разработку теории котлов (реакторов) и разрабатывающий теорию развития ядерной реакции в критической массе.

Для исследований по тяжеловодному реактору, торий-плутониевому котлу и в области космических лучей, постановлением правительства от 1 декабря 1945 г. была создана Лаборатория № 3 под руководством А.И.Алиханова, а для разработки метода разделения изотопов центрифугированием Лаборатория № 4.

Одной из главных задач Лаборатории № 2 стало создание опытного уран-графитового реактора, для получения трансурановых элементов. Технологию получения необходимого для блоков реактора чистого металлического урана разработали к концу 1944 г. в ГИРЕДМЕТе под руководством Н.П.Сажина, а затем применили ее на заводе № 12 (г. Электросталь), где были изготовлены блоки урана. Для реактора был также необходим графит особо высокой чистоты, полученный на Московском электродном заводе под руководством В.В.Гончарова.

25 декабря 1946 г. на территории Лаборатории № 2 был пущен физический реактор Ф-1 – первый в Европе атомный реактор, с помощью которого был окончательно выяснен механизм цепного процесса, уточнены ядерные характеристики делящихся веществ и определены необходимые для расчетов промышленного реактора константы, а также получены первые микрограммы плутония.

В ноябре 1945 г. был заключен договор с Чехословакией, предусматривающий развитие Яхимовских урановых рудников, эксплуатируемых еще с XIX в., и поставку руды на советские предприятия. По заключенному с Восточной Германией договору, на территории ГДР было создано советско-немецкое акционерное обществе "Висмут", на предприятиях которого для СССР с 1946 г. изготавливались урановые концентраты.

Именно от поступления урана зависели сроки сооружения в Лаборатории № 2 опытного реактора, для которого потребовалось 45 тонн урана, поступавшего очень маленькими порциями, вследствие чего накопить требуемое его количество удалось лишь к концу 1946 г.

На начальном этапе советского атомного проекта не были использованы возможности и наработки Урановой комиссии, что так же сказалось на сроках его реализации и сложившейся ситуации острой нехватки урановой руды.