Технические проблемы

Технические проблемы

Берия удивился, – Сталин был в курсе всех дел атомного проекта.

– Я не взял никаких данных…

– А это и хорошо, что не взял, что ты знаешь – то и я буду знать. Опиши мне сначала принципиальные трудности.

Вопрос немного удивил Берию, поскольку Сталин знал удивительно много, и Берия имел основания полагать, что о научной сути атомной проблемы Сталин знает больше его. Дело в том, что Сталин был исключительно образован. Тут Берия сам себе усмехнулся, вспомнив Вознесенского, любившего всякие дипломы и чрезвычайно гордившегося наличием этих формальных признаков образованности. Но штука-то в том, что все знания при желании можно получить самому, без вуза, и еще бабушка надвое сказала, что эффективнее. Ведь что такое это самое «европейское университетское» образование? Это знание (о понимании и речи нет) того, что написано менее чем в 100 книгах под названием «учебники», книгах, по которым учителя ведут уроки, а профессора читают лекции.

А, начиная с ранней юности, со школы и семинарии, Сталин, возможно, как никто стремился узнать все и читал очень много. Даже не читал, а изучал то, что написано в книгах. В юности, беря книги в платной библиотеке, они с товарищем их просто переписывали, чтобы иметь для изучения свой экземпляр. Книги сопровождали Сталина везде и всегда. Берия знал, что до середины Гражданской войны у Сталина в Москве не было в личном пользовании даже комнаты – он был все время в командировках на фронтах – и Сталина отсутствие жилплощади не беспокоило. Но с ним непрерывно следовали книги, количество которых он все время увеличивал.

Сталин не был коллекционером книг – он их не собирал, а отбирал, т. е. в его библиотеке были только те книги, которые он предполагал как-то использовать в дальнейшем. Но даже те книги, что он отобрал, учесть трудно. В его кремлевской квартире библиотека насчитывала, по оценке Берии, который в ней часто бывал, несколько десятков тысяч томов. Это были книги, которые Сталин прочел, но часть этих книг он изучил с карандашом в руке, причем, не только подчеркивая и помечая нужный текст, но и маркируя его системой помет, надписей и комментариев с тем, чтобы при необходимости было легко найти нужное место в тексте книги – легко вспомнить, чем оно Сталина заинтересовало, какие мысли ему пришли в голову при первом прочтении. И таких книг с его пометами, по прикидочной оценке Берии, было около 5,5 тысячи! По этому признаку Сталин имел сотни «лучших европейских образований».

Все это промелькнуло в мозгу Берии, и он понял, что Сталин просто хочет согласовать свои знания в этом вопросе со знаниями Берии, чтобы у них были одинаковые данные для оценки обстановки.

– Хорошо, – ответил Берия. – Я начну сначала, а вы не перебивайте, даже если вы это знаете, чтобы я был уверен, что вы будете знать то, что и я.

По сегодняшним представлениям о строении атома, он состоит из ядра, заряженного положительно, и вращающихся вокруг этого ядра электронов – почти невесомых частичек, заряженных отрицательно. А ядро состоит из частичек, заряженных положительно – протонов, и нейтральных частичек, таких же по весу, как и протоны, – нейтронов.

Чтобы было легче это понять, я представляю себе ядро атома в виде ягоды малины – она ведь тоже кругленькая, а сама состоит из кругленьких частичек, ботаники называют их костянками, а я именно так представляю себе протоны и нейтроны.

Количество протонов определяет вид химического элемента. Если у химического элемента в ядре один протон, то это химический элемент водород, если два – то гелий, если три – то литий и так далее. А вот нейтронов в ядре может быть разное количество, и получается, что может быть один и тот же химический элемент, но с разным весом атома. Такие разновидности называются изотопами. Например, если в ядре атома водорода вообще нет нейтрона, то это просто водород, а если, кроме протона, есть и нейтрон, то это изотоп водорода и называется он дейтерий, а если два нейтрона, то это тритий. Впрочем, это только изотопам водорода дали собственные имена, у остальных элементов они различаются по сумме протонов и нейтронов в ядре, в общем смысле – по атомному весу.

Так вот, у некоторых химических элементов есть изотопы с особыми свойствами. Если по ядру этого изотопа ударить нейтроном, то его ядро развалится на две части с выделением очень большого количества энергии, мало этого, из ядра вылетят еще несколько нейтронов, которые ударят по соседним ядрам, а те тоже развалятся. Это называется цепной реакцией, и в результате ее ядра некоторого объема вещества могут разделиться в миллионные доли секунды, а выделившаяся энергия будет огромна. Произойдет взрыв огромнейшей силы.

Между прочим, эту реакцию можно и замедлить, тогда выделяемую энергию можно будет использовать для получения, скажем, электроэнергии.

Химических элементов, которые могли бы служить взрывчаткой для атомной бомбы, на сегодня известны два. Во-первых, это изотоп урана с весом 235 атомных единиц, то есть такой, в ядре которого находится 92 протона и 143 нейтрона. Такой уран в природе есть, и, значит, мы его можем получить прямо из природы. Второй химический элемент, который можно использовать для атомной бомбы, это плутоний. У него в ядре 94 протона и 145 нейтронов. Плутония в природе нет, и его надо получать искусственно.

Предположим, что у нас уже есть и уран-235, и плутоний в нужном для бомбы количестве, и тут возникает масса вопросов, которые неизвестны. Начиная с того, каковы свойства урана и плутония – можно ли их обрабатывать, скажем, ковать. Не агрессивны ли они, не разлагаются ли в порошок при хранении, сколько надо урана и плутония, чтобы произошел атомный взрыв, как соединить в бомбе атомную взрывчатку, чтобы произошел все-таки взрыв, а не просто разброс этой атомной взрывчатки в разные стороны от выделения тепла. Конструирование атомной бомбы – это вопрос огромнейшей сложности.

Но вся эта сложность – это чепуха, понимаете, товарищ Сталин, – чепуха по сравнению с теми сложностями, которые предстоят при получении урана-235 и плутония. Вот эта работа – упаси господь! Не знаешь даже, с чего начать.

Начну с того, что запасы урана у нас практически не разведаны, на сегодня наши запасы урана – 370 тонн, и даже Курчатову исследования начинать пока не с чем. Ищем уран по всему СССР и Европе, кое-что взяли трофеями в Германии, думаю, что нужные 50 тонн для него все же найдем, и к концу года Курчатов сумеет запустить хотя бы опытный реактор. Но это опытный реактор, на нем плутония для атомной бомбы не наработаешь.

Но вернусь к руде. В природе уран находится в основном в виде урана-238, изотопа уран-235 в этом природном уране всего 0,711 % от всего урана. Правда, для работы реактора – для наработки нужного для бомбы количества плутония, и эта смесь годится, главное добыть хотя бы этот уран.

А тут такое положение: в собственно урановой руде – в том, что геологи называют урановой рудой, – урана в лучшем случае 2 килограмма в тонне, а, судя по всему, вскоре нам придется перерабатывать и руды с содержанием 200 граммов урана в тонне. Но чтобы добыть эту руду, надо перелопатить пустую породу. Как мы оцениваем, для получения 1 тонны металлического урана нам придется добыть и переработать 100–120 тысяч тонн различных минералов. Тонна урана занимает объем чуть больше, чем бочонок в 50 литров, а чтобы эту тонну получить, нужно переработать 2000 полностью груженных железнодорожных вагонов сырья! Представляете?

Но даже эта тонна такого урана прямо для бомбы не годится. Этот уран нужно либо грузить в ядерный реактор для получения плутония, либо извлекать из него те 0,711 % изотопа уран-235. И вот тут проблемы только нарастают.

Ну, начнем с того, что для управления реакцией получения плутония из урана-238 в реакторе, в промышленный реактор нужно загрузить примерно 150 тонн урана и не менее 1000 тонн блоков из чистейшего графита. Графит и алмаз – это химический элемент углерод, так вот, графит для реактора должен быть по примесям чище, чем чистейшей воды алмаз. Как такой графит получать в таких количествах, тоже пока неизвестно.

Графит замедляет нейтроны, но их можно замедлить и с помощью тяжелой воды – это вода, в молекуле которой вместо двух атомов водорода два атома дейтерия. Такие реакторы будут даже экономичнее графитовых, поскольку потребуют меньше урана для своей работы. (Хотя они будут более опасными). Но на сегодня производство тяжелой воды – это совершенно нерешенная проблема, и даже, по нашим прикидкам, более тяжелая проблема, нежели получение чистого графита. Поэтому, думаю, мы сначала начнем получать плутоний в реакторах с графитом.

Такой реактор для получения плутония будет работать месяца три, только после этого в урановых брикетах в этом реакторе накопится плутоний в мало-мальски достаточных количествах. Эти урановые брикеты нужно будет извлечь из реактора, растворить, выделить из урана плутоний (пока неизвестно как), и вот уже этот плутоний, после пока неясной его обработки, можно будет использовать для создания атомной бомбы.

– Прервись, сколько плутония будет в уране после трех месяцев работы промышленного реактора? – спросил Сталин.

– Если ориентироваться на американцев и на наши расчеты, то не более 0,01 %, то есть максимум до 100 граммов в тонне обработанного в реакторе урана, но сколько мы плутония сможем извлечь из этой тонны на самом деле, пока не ясно, может, граммов 50–60.

– То есть со 150 тонн урана, обработанного в реакторе, через три месяца получим до 10 кг плутония. А сколько нужно для одной маленькой атомной бомбы?

– Столько, примерно, и нужно.

– Значит, с одного промышленного реактора мы сможем получать четыре бомбы в год?

– Хотелось бы, да сразу столько вряд ли получится. В этом деле пока ничего не известно – нет ни одной опробованной технологии ни в одном процессе, требуемом для создания этой бомбы, поэтому думаю, что нас ждут годы аварий и срывов.

– Это понятно, но, надеюсь, что и ты понимаешь, что все трудности нужно устранять как можно быстрее. У нас нет времени на эти аварии и срывы. Кстати, ты сказал, что у нас разведано всего 370 тонн запасов урана, а только на одну загрузку реактора нужно 150…

– Пока что мы основную добычу урана ведем в Германии и Европе, а свои запасы пока разведываем. Думаю, что с этим проблемы не будет – найдем! Лучшие силы геологов работают. Через год, полагаю, в добыче урана у нас будет занято до 600 тысяч человек.

– Сколько, сколько?! – встревожился Сталин.

– Меньше не получится.

Сталин покачал головой.

– М-да…Значит, к концу года мы запустим исследовательский реактор… А когда начнем строить промышленный?

– Уже начали. Производство плутония будет огромным комбинатом, и как этот комбинат будет выглядеть, примерно понятно. Вот мы и начали строить, а подробности, которые получит на исследовательском реакторе Курчатов, учтем, когда начнем монтаж собственно промышленного реактора. Надеюсь, что мы его введем в строй не позже 1948 года.

– Хорошо бы. Ладно. Но ты говорил о возможности выделения изотопа урана-235 из урана. Как идут дела в этом направлении?

– Есть, в принципе, несколько способов, однако часть из них пригодна, скорее, для лабораторных исследований, а для промышленности подходят два – диффузионный и центрифужный.

– В чем их смысл? Как он разделяют 238-й и 235-й ураны? – поинтересовался Сталин.

– Эти изотопы – это один и тот же химический элемент, поэтому никакими химическими способами разделить их невозможно. Приходится крутиться.

Уран сначала переводят в газообразную форму – соединяют со фтором в шестифтористый уран – гексафторид урана, а это газ. Так делают американцы, да мы, собственно, так бы перевели уран в газообразную форму и без них. После обработки урана фтором получается газ, в котором молекулы урана-238 чуть-чуть тяжелее, нежели молекулы урана-235.

Разница на обычный взгляд ничтожна – молекула гексафторида урана-238 весит 352 атомные единицы, а молекула гексафторида урана-235 – 349 атомных единиц. Если считать, что молекула 235-го весит килограмм, то молекула 238-го будет весить килограмм и еще 8 грамм. Эту разницу – эти 8 грамм в килограмме, в обычной жизни ни на каких весах не определишь. Вот, скажем, тоже не простое дело – разделить молоко на обрат и сливки. Так здесь, если объем сливок весит килограмм, то такой же объем обрата весит килограмм и 120 грамм, т. е. разница заметная, почти 12 %, а при разделении изотопов урана – всего 0,8 %. Вот за такую соломинку – за эти 0,8 %, – приходится цепляться.

В диффузионном способе используют то, что в газе все молекулы хаотично двигаются, и тем быстрее, чем легче молекула. Соответственно, молекулы гексафторида урана-235 движутся чуть-чуть быстрее, чем урана-238. И если на пути такого газа поставить перегородку с очень маленькими отверстиями – диафрагму, то через нее пройдет несколько больше более быстрых молекул гексафторида урана-235.

– На сколько больше?

– Без слез, как говорится, не выговоришь – на 0,2 %. – Берия беспомощно развел руками. – То есть, если взять исходный газ и прогнать его через одну диффузионную машину – через одну диафрагму, то в нем содержание изотопа урана-235 поднимется с 0,711 % всего до 0,712 %. Поэтому, полученный после первого обогащения газ запускают в следующую диффузионную машину, потом в очередную, и так далее, и так далее. После прохождения, скажем, через 14 машин, содержание увеличится с 0,711 % до 0,730 %.

– А какое же содержание 235-го урана нам надо иметь в этом газе?

– Не менее 90 %.

– Так сколько же нам этих машин надо?! – обеспокоился Сталин.

– Мы их еще не имеем, поэтому сказать трудно, но, полагаем, до 10 тысяч в одной колонне друг за другом, причем разных типов. Ужасное будет производство по своей сложности, ведь неисправность одной машины из этих тысяч будет приводить к остановке всех! Да добавьте к этому то, что гексафторид урана чрезвычайно агрессивен и неустойчив, поэтому, как эти машины создать, пока непонятно. Непонятно и как создать мембраны с этими мельчайшими отверстиями.

– М-да… Кому поручил конструирование этих машин?

– Наука ратовала за конструкторов Кировского завода в Ленинграде, я согласился, но на всякий случай поручил и Горьковскому машиностроительному.

– Знаменитый завод. Выпускал артиллерию, генеральный конструктор Грабин, а директор – Елян.

– Да, но Грабина отвлекать не стали, пушки тоже нужны, поручили молодому конструктору Савину, ему всего 27 лет.

– Соревнование – это хорошо! – одобрил Сталин. – Проектирование, может, и окажется дороже, но зато изделие будет и дешевле, и качественнее. А по какому пути идут американцы?

– По этому – по пути диффузионного разделения.

– И мы за ними?

– Да, – бесцветно подтвердил Берия. – Почти все наши ученые, особенно из привыкших копировать, только за этот путь.

– Ты говорил и о каких-то центрифугах.

– Мне этот способ очень нравится – простой и понятный. Газ в центрифуге вращается, более тяжелый уран-238 отжимается к стенке, сползает вниз, а легкий 235-й отводится через верх. Никаких диффузионных перегородок.

– Так почему американцы по этому пути не идут? – спросил Сталин.

– Центрифугу создать не могут. Там скорости нужны огромные: стенки должны вращаться со сверхзвуковой скоростью… Но, я все же вкладываю деньги и в этот способ.

– Зачем, если он у американцев не пошел?

– Есть у нас молодые ученые, энтузиасты этого способа, и есть у нас один профессор – немец, который этой центрифугой занимается. Толку от этой его работы, надо сказать, нет, как и у американцев, но пусть наши молодые ребята у него поучатся. Уверен, – рано или поздно они эту центрифугу сделают.

Нельзя же все время американцам в рот смотреть. Поскольку мы пока идем за ними, то может оказаться, что мы смотрим им не в рот, а совсем в другое, так сказать, отверстие.

– Что ты имеешь в виду? – усмехнулся Сталин увиденному Берией образу.

– Если капиталисты поймут, что наши ученые у них копируют научные достижения, то специально будут подсовывать нам дезинформацию, чтобы наши академические олухи тратили государственные деньги под заведомо дурацкие проекты.

Ведь немцы до войны буквально издевались над нашими академиками от химии Бахом, Фрумкиным, Семеновым и их группировкой. Приглашали в Германию, там показывали им липовые лаборатории, занимающиеся липовыми исследованиями, и наши тупые бестолочи тратили огромные деньги на попытках повторить эти исследования в СССР. Немецкий химик Габер убедил наших специалистов, что синтез аммиака очень труден и в производстве невозможен, а немцы по методике Габера производили сотни тысяч тонн взрывчатки. Немцы внушили нашим научным олухам, впрочем, и американцам тоже, что ароматические углеводороды в авиабензине вредны, а уже во время войны выяснилось, что они необходимы. Таких примеров много.

Поэтому я и считаю крайне необходимым поддерживать в нашей науке всех тех ученых, пусть пока молодых и неопытных, кто хочет принести Родине пользу, а не прокормиться за счет получения ученых званий. Поэтому и поддерживаю энтузиастов, решивших все же освоить центрифужный способ разделения изотопов.

Справка: Первый в мире завод по разделению изотопов на центрифугах был построен в СССР в 1964 году – на 10 лет раньше, чем где-либо в мире. Этот способ почти в три раза производительнее диффузионного, а расход электроэнергии на единицу разделенных изотопов в 25 раз ниже.

– Когда начнем разделять уран-238 и уран-235 в промышленных объемах? – потребовал уточнить сроки Сталин.

– Используем корпуса недостроенного на Урале авиазавода, но работ все равно очень много. Проект делаем, строительство начали, и, думаю, через год на площадке будет работать тысяч 25–30 строителей. Ничего точнее пока сказать не могу.

– В общем, – задумчиво подытожил Сталин, – получается то, что и должно было получиться, – кавалерийским наскоком эту задачу не решить. Тебе придется вникать во все мельчайшие вопросы, иначе исполнители свою тупость, свою лень будут объяснять тем, что эти вопросы вообще решить невозможно. А этих вопросов тысячи и тысячи, и для того, чтобы вникнуть в каждый из них, тебе нужно время. А его в сутках всего 24 часа. – задумчиво суммировал Сталин, подбрасывая в руке папку. – Жаль. А я хотел догрузить тебя еще одним, очень важным делом.

– И что это за дело?

Сталин раскрыл папку и просмотрел несколько документов.

– Понимаешь, американцы собираются сбрасывать на нас атомные бомбы со своих бомбардировщиков Б-29 – со своих «Летающих сверхкрепостей». Хороший самолет, мощный. Я поручил авиаконструктору Туполеву, и он сейчас копирует этот самолет, поставим и мы его себе на вооружение под маркой Ту-4.

И я вот думаю: полетят эти американские «крепости» с атомными бомбами на Москву, а чем их сбивать?

Конечно, у нас есть истребительная авиация, но эти «крепости» потому и названы крепостями, что очень хорошо защищены. И если они сбросят на Москву пусть не восемь атомных бомб, а пусть хоть две, хоть одну бомбу, то это тоже очень плохо. Вот я и думаю, как их сбивать так, чтобы ни один не долетел?

Наши храбрые летчики-истребители, видя, что не могут сбить эту крепость, пойдут на таран и собьют ее. Но ведь и храбрецов жалко, да и их могут убить на подлете к этой «сверхкрепости».

А если с земли пустить на эти «крепости» большие ракеты – такие, которые бы без летчика можно было наводить на вражеский самолет, или даже сделать так, чтобы ракеты сами наводились? Тогда эти «крепости» уж точно до наших городов не долетят.

Сейчас наши конструкторы этими ракетами занимаются, но нужен организатор, который бы объединил усилия всех и создал мощный ракетный щит противовоздушной обороны вокруг Москвы. Вот я и хотел тебе это поручить, но, выслушав тебя, уже не решаюсь.

Берия, подумав и оценивающе взглянув на Сталина, не спеша, сказал.

– Товарищ Сталин, я все же еще не стар, силы есть, задачу я понял, и если у вас нет на примете никакого иного исполнителя, кроме меня, ну, что же, давайте я возьмусь и за это дело.

– Спасибо, Лаврентий! – с чувством облегчения ответил Сталин. – Ты снял с меня большую заботу.

– Да что вы, товарищ Сталин, это же ведь наша общая забота.

– Верю, Лаврентий, в то, что ты искренне так думаешь.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.