Цепная реакция идей - Федор Кедров

Нильс Бор, в то время профессор Колумбийского университета, первый правильно оценил значение процесса деления ядер урана, обнаруженного Ирен Жолио-Кюри, Ферми, Ганом, Штрассманом, Мейтнер и Фришем. Он увидел в нем важнейший шаг к овладению атомной энергией. Ферми, поселившийся в США после получения им Нобелевской премии, задался целью выяснить, какой изотоп урана обладает способностью делиться под влиянием нейтронов — более распространенный изотоп уран-238, составляющий 99,27 процента всей массы природного урана, или редкий изотоп уран-235, содержащийся в массе природного урана всего в количестве 0,72 процента.

Нильс Бор высказал предположение, что способностью делиться обладает именно уран-235. Ученый исходил из теоретических соображений, согласно которым ядро урана-235 может делиться на два приблизительно равных осколка, в то время как ядро урана-238 обычно поглощает нейтрон и деления не происходит.

Когда физики убедились в правильности этого заключения Бора, возможность использовать ядерную энергию, которая, казалось, приблизилась вплотную после открытия вторичных нейтронов, снова отдалилась, и некоторые ученые даже выразили полное неверие в то, что эту проблему можно решить. Но теперь уже камнем преткновения были не принципиальные соображения, а технический ... На первых порах представлялось невероятным отделить от массы урана редкий изотоп в количестве, достаточном для технического использования. Несмотря на такую сложную «психологическую» ситуацию, экспериментальные исследования продолжались все нарастающими темпами, трудности преодолевались одна за другой и в конце концов проблема использования атомной энергии была блестяще решена. Разумеется, перед физиками стояли многие задачи — не только разработка техники разделения изотопов урана, но и другие не менее сложные, потребовавшие долгой и упорной работы.

Итак, в 1939 году, т.е. к началу второй мировой войны, положение в области ядерной физики казалось двойственным. С одной стороны, было сделано самое главное для решения основной проблемы — использования внутриядерной энергии: открыт важнейший процесс цепного деления атомов урана-235; с другой — трудности разделения изотопов отодвигали решение задачи на неопределенный срок.

В этот период крайне важной оказалась роль физиков-теоретиков. Помимо работ Нильса Бора, в печати появились основополагающие статьи по теории деления ядра советских физиков Я.И. Френкеля, Ю.Б. Харитона, Я.Б. Зельдовича и других. В научных журналах различных стран были также опубликованы работы, авторы которых пытались определить условия для развития самоподдерживающейся (лавинообразной, как говорил Бор) ядерной реакции.

Франциск Перрен, сын профессора Сорбонны Жана Перрена, учившийся в детстве вместе с Ирен, опубликовал первые грубые оценки размеров уранового шара, нагреваемого за счет энергии происходящей в нем цепной ядерной реакции. Многие физики уже были близки к определению величины критической массы урана, при которой возможно осуществить цепной ядерный процесс.

Познакомившись со статьей Франциска Перрена, некоторые физики-эмигранты, переселившиеся в США, выразили опасение, что результаты работ французских физиков — Жолио-Кюри, Хальбана, Коварского, Ф. Перрена — могут быть использованы гитлеровцами для ускоренного проведения в фашистской Германии сверхсекретных работ по созданию ядерного реактора и ядерного оружия. Среди этих ученых-иностранцев были будущие создатели первого ядерного реактора в Чикаго: Ферми, Теллер, Сцилард, Вигнер, Вейскопф и другие.

Подобные же опасения возникли у Фредерика Жолио-Кюри и его сотрудников, и они приняли все меры, чтобы результаты работ по ядерной физике, связанные с использованием ядерной энергии, не попали, в руки фашистов.

С осени 1939 года все работы по ядерной физике проводились в строгой секретности и результаты их не публиковались. В США был создан мощный государственный аппарат для сохранения секретности всех работ по ядерной физике и связанных с ними технических проектов.

К этому времени Фредерик Жолио-Кюри был мобилизован в армию и в чине артиллерийского капитана возглавил «Научно-исследовательскую группу №1». Под таким зашифрованным названием скрывалась группа французских физиков, продолжавшая изучать цепные ядерные реакции. Об этом периоде Блэкетт писал, что в то время, т.е. в конце 1939 года, вероятнее всего именно Жолио и его коллеги более, нежели любая другая группа ученых, реально думали о возможности практически извлечь из урана энергию, годную для использования.

В самом деле, группа Ф. Жолио-Кюри в 1939 году подала заявки на патенты, в которых были предложения о постройке и использовании ядерных реакторов. Группа также передала 30 октября 1939 года Парижской академии наук запечатанный конверт, который впоследствии, ровно через 10 лет, в 1949 году, был вскрыт. В конверте находились материалы, излагающие «возможность создания в урановой среде практически бесконечных цепных реакций».

Сообщение, пролежавшее целое десятилетие, было подписано Фредериком Жолио-Кюри, Гансом Хальбаном и Львом Коварским. Так Фредерик Жолио-Кюри и его сотрудники совершенно ясно определили возможность создания ядерного реактора, опередив многих ученых из других стран, и если бы не обстоятельства военного поражения Франции и связанное с ним почти полное прекращение научных работ, возможно, Фредерик Жолио-Кюри во Франции построил бы ядерный реактор раньше, чем это сделал Ферми в США.

В 1932 году Гарольд Юри впервые получил тяжелую воду. Теперь она оказалась необходимой в качестве замедлителя нейтронов в ядерном реакторе. Сотрудник Фредерика Жолио-Кюри Ганс Хальбан предложил использовать тяжелую воду для замедления нейтронов, так как расчеты показали, что она способна замедлять нейтроны до необходимой степени, не поглощая их.

Вскоре после того как Фредерик Жолио-Кюри и Лев Коварский произвели опыты по определению поглощения тяжелой водой нейтронов, они обратились к министру вооружения Франции с просьбой оказать им широкое содействие в получении тяжелой воды, необходимой для продолжения работы по созданию французского ядерного реактора.

Действия, предпринятые руководителями министерства, и участие в них Фредерика Жолио-Кюри и его сотрудников Хальбана и Коварского по своему характеру могли бы служить сюжетом для увлекательного приключенческого романа с элементами детектива. Описываемые действия хотя и далеки от физики, но без них не могли бы обойтись в то время участники группы Фредерика Жолио-Кюри, работавшие над созданием ядерного реактора. Они многократно описаны, в том числе и в книге Рональда Кларка «Рождение бомбы». Мы остановимся лишь на некоторых эпизодах этой драматической истории, напряженной и изобиловавшей опасными ситуациями, но завершившейся благополучно.

В тридцатых годах тяжелая вода производилась в промышленных масштабах только на одном заводе — в Рьюкане в Центральной Норвегии. Завод принадлежал норвежской фирме «Норск Хайдро» и был пущен в 1934 году. Производство тяжелой воды росло очень медленно. К началу второй мировой войны ее запас на заводе измерялся десятками килограммов. Министерство вооружения Франции поручило сотруднику военной разведки лейтенанту Жаку Аллье провести все операции по оформлению покупки и доставке тяжелой воды во Францию. В начале марта 1940 года Аллье тайно покинул Париж, направляясь в столицу Норвегии Осло, оккупированную гитлеровскими войсками. В Стокгольме к нему присоединились еще три сотрудника французской военной разведки.

Лейтенант Аллье заключил с директором фирмы «Норск Хайдро» соглашение, по которому вся тяжелая вода (около 185 килограммов), имевшаяся на заводе в Рьюкане, передавалась французскому правительству. После подписания этого соглашения предстояло решить более серьезную задачу — доставить тяжелую воду во Францию, избежав вмешательства нацистов, которые, как предполагали французы, знали о визите Аллье и его целях.

Прежде всего Аллье и его сотрудникам понадобились емкости для транспортировки их драгоценного груза. Но приобрести прочные сварные канистры у какой-либо фирмы в Осло представлялось опасным — это могло навести фашистов на мысль о том, что в таких канистрах будет перевозиться тяжелая вода. Канистры заказали одному рабочему из небольшой сварочной мастерской в окрестностях Осло.

Канистры (их было двадцать шесть) наполнили на заводе в Рьюкане тяжелой водой и тайно перевезли в Осло, где сложили в доме, принадлежавшем французскому посольству. Теперь встал вопрос, как их переправить в Париж?

Сначала думали воспользоваться подводной лодкой, но от этого плана отказались. В начале марта 1940 года лейтенант Аллье и три его сотрудника прибыли с канистрами на норвежский аэродром Форнебю в нескольких километрах от Осло. Они демонстративно провели все приготовления к посадке на ежедневный рейсовый пассажирский самолет, направлявшийся в Амстердам. Но к моменту взлета этого самолета канистры по тщательно разработанному плану были тайно погружены на другой самолет, на который Аллье и один из его сотрудников, разумеется, под вымышленными именами, купили себе билеты. Самолеты поднялись в воздух с небольшим интервалом. На первом улетели в Амстердам два сотрудника Аллье. Второй самолет взял курс на Эдинбург (Шотландия), откуда должен был направиться в Париж. Как и предполагалось, немцы обыскали первый самолет.