11

11

Весь 1944 год из Германия поступали тревожные сведения.

Фриц Хоутерманс, объявившийся в 1940 году в Берлине и трудившийся теперь в частной лаборатории крупного инженера-изобретателя Манфреда фон Арденне, еще в конце 1942 года разослал видным немецким физикам важную статью — доказывал, что из гипотетического 94-го элемента можно изготовить ядерную бомбу. Призыв его тогда остался без ответа. Но уже через год стало известно, что немецкие ядерщики налаживают разделение изотопов урана и форсируют строительство атомного реактора. Легкий изотоп урана — идеальный материал для ядерной взрывчатки, а реактор мог дать и элемент № 94, столь же идеальный материал для ядерной бомбы, а кроме того, и огромное количество радиоактивных веществ: рассеять их над неприятельской территорией — и целые города превратятся в кладбища. Фашистские заправилы непрерывно грозили каким-то ужасным «секретным оружием» — было неясно, что в этих угрозах — блеф и что реально и имеют ли они отношение к лихорадочно форсируемым ядерным исследованиям.

Игнорировать эти сведения было бы непростительно. Правительство запросило, каковы реальные возможности военного применения урана. Ответную записку в середине 1944 года составили Курчатов и Первухин. В принципе ядерная бомба возможна. Немцы вполне способны создать ее, если мобилизуют ресурсы своей гигантской химической и металлургической промышленности, если сконцентрируют своих многочисленных физиков для работы с ураном, если дадут им все нужные материалы, обеспечат приборами, машинами, мощностями, электроэнергией. Для бомбы нужно точное знание критической массы, при которой развивается мгновенная цепная ядерная реакция, и разработка конструкции, позволяющей отдельные докритические объемы быстро и надежно соединить в надкритический. В Лаборатории № 2 функционируют несколько секторов, каждый со своей тематикой. Одному из секторов можно поручить исследования, связанные с созданием «надкритмассы».

Лаборатория № 2 функционировала уже больше года, и ее руководитель мог с гордостью констатировать, что не только организационный период завершен, но и получены важные результаты: уже в прошлом, сорок третьем, году многое неясное высветилось, в сорок четвертом картина стала еще ясней, теперь можно было вести исследования, точно зная, где искать, чего ожидать от поиска и как добиться ожидаемого. Именно в этом, сорок четвертом году была создана точная теория атомного реактора и совершился первый переход от теоретических вычислений к инженерным решениям.

И первым важным событием было то, что неожиданные результаты опытов Флерова и Давиденко в ИОНХе по поглощению нейтронов в разных средах нашли правильное теоретическое истолкование. Правда, тот факт, что олово и свинец, в отличие от всех других металлов, почти не поглощают нейтронов, большого интереса у теоретиков не вызвал. «Должны же быть у природы свои тайны», — рассудительно заметил один, показывая пожатием плеч, что именно эта тайна его сегодня не интересует, надо ее разгадку оставить «на потом», когда не так будет прижимать с «пекучими проблемами». И верно, тайна нейтроно-прозрачности разъяснилась лишь через два десятилетия, когда открыли, что некоторые ядра имеют «магическую» структуру. Практическим же следствием было то, что ни олово, ни свинец не годятся ни как поглотители, ни как отражатели нейтронов.

Зато сообщение о том, что резонансный порог поглощения нейтронов в уране надо сдвинуть с 25 до 5 электрон-вольт, привело к существенным практическим выводам. Если новые данные правильны, то замедление нейтронов требовалось более глубокое, это меняло соотношение масс урана и замедлителя. Теоретики внесли поправки в свои расчеты, а физики, экспериментирующие с реактором, проверили на практике, верны ли новые константы, найденные Флеровым и Давиденко, и соответствуют ли поправки теоретиков практическим наблюдениям над урано-графитовыми призмами. Новые константы резонансного поглощения нейтронов в уране подтвердились, теперь ориентировались на них.

Но главным открытием в серии опытов Флерова и Давиденко было то, что уран, распределенный в замедлителе кусками, поглощает резонансных нейтронов меньше, чем составляющий с замедлителем равномерную смесь. Правда, наблюдение это относилось к смеси урана с водой, а не для комбинации урана с графитом. Но закономерность имела общее значение, она, по всем данным, должна была оправдаться и для углерода в качестве замедлителя. И из нее вытекали важные следствия, они вызывали и споры, и волнения.

Эксперимент этот, прежде всего, заставил по-иному подойти к значению обычной воды в роли замедлителя. Перед войной Зельдович с Харитоном доказали, что в смеси натурального урана и обычной воды цепная реакция не идет. Вода была неэффективным замедлителем, она сама слишком активно поглощала нейтроны, а не только их замедляла. Но теория была развита для урана, равномерно распределенного в воде. А как скажется «эффект комковатости»? Не изменится ли положение, если уран распределить в воде блоками? Может быть, константы поглощения и замедления нейтронов окажутся настолько благоприятными, что и обычная дистиллированная вода станет удовлетворительным замедлителем? Для создания атомного котла создадутся тогда такие благоприятные предпосылки, что все сроки овладения ядерной энергией будут радикально пересмотрены — дистиллированную воду ведь несравненно проще получить, чем графит высокой очистки.

Перспектива была настолько заманчива, что Курчатов велел немедленно провести контрольные эксперименты. Пока ставили новые опыты, теоретики изрядно поволновались. Конечно, было бы великолепно, если бы «эффект комковатости» помог заменить графит или тяжелую воду обычной водой. Но вместе с тем было бы обидно, что три года назад не заметили такой блестящей возможности и начисто забраковали простую воду. Но вспыхнувшие было надежды на простое решение не осуществились. «Эффект комковатости» не был столь велик, чтобы и дистиллированная вода могла явиться эффективным замедлителем: по-прежнему надо было ориентироваться на графит или тяжелую воду.

Зато стала ясно, что гомогенная — всюду однородная — смесь урана с графитом менее эффективна, чем гетерогенная, то есть такая, где уран расположен в графите кусками и где, стало быть, полностью используется «эффект комковатости». Перед теоретиками встала задача создать теорию гетерогенного атомного котла. И они немедля приступили к делу. Теоретики составляли дружную творческую группу. Ей можно было поручить и ей под силу было решать все задачи, выдвигаемые экспериментаторами. Курчатов наконец осуществлял то, что задумывал еще до войны, — теоретики составляли с экспериментаторами единый творческий коллектив.

У них пока не было официального руководителя по должности. Еще не появился обширный теоретический сектор, возглавляемый начальником, назначаемым по приказу. Это было содружество равных. Но и среди равных есть первые. Таким первым в группе теоретиков стал, как и предполагал заранее Курчатов, Яков Борисович Зельдович. Своеобразие его положения состояло в том, что он пока отнюдь не отдавал себя полностью Лаборатории № 2, не возглавлял ни один из ее секторов — их число уже доходило до десяти. Он был консультант, выпрошенный из Института химической физики на полставки, он по-прежнему официально числился у химфизиков, приходил к ядерщикам лишь на семинары, на вызовы, на доклады, на совещания, на беседы. Он не был главой группы теоретиков — он был душой этой группы.

В начале 1944 года с Ленинграда сняли блокаду. Эвакуированные из него научные учреждения стали возвращаться обратно. Если бы и химфизики возвратились в Ленинград, это составило бы для Курчатова сложности и неудобства — многие из химфизиков, не один Зельдович, уже сотрудничали с ним. Но правительство согласилось с директором Института химфизики, что институт должен разместиться в Москве. Переезд в Москву совершился торжественно. Химфизики шутили, что поселяются в «Ноевом ковчеге» — им предоставили бывший особняк купца Ноева. Великолепные условия — высокий берег Москвы-реки, прекрасная зелень находившегося тут же цветоводства, роскошное здание антропологического музея, переехавшего в другое место, — здесь вполне можно было создать то, что выспренно называлось еще недавно «храмом науки», но что в середине двадцатого века с неменьшим основанием можно было наименовать «производственным цехом науки». И хоть пешком от нового обиталища химфизиков до Лаборатории № 2 добраться было непросто, автобусы и метро делали разделявшее их расстояние несущественным — совмещать работу в этих двух учреждениях было возможно.

И, естественно продолжая начатые еще до войны работы, Зельдович разрабатывал общую теорию атомного котла. Как он и предугадывал, надеясь на возвращение к урановым исследованиям, опыт, накопленный при экспериментировании с порохами, очень теперь пригодился. В отличие от чистого теоретика Померанчука, деятельно трудившегося в их группе, Зельдович, как и третий участник группы, Исай Гуревич, соединял дарование теоретика с незаурядным экспериментальным умением. Оба они, Зельдович и Гуревич, в этом отношении лично сочетали в себе те свойства, какие Курчатов считал необходимыми иметь в единстве в коллективе — непрерывное теоретическое осмысление постоянно проводившихся экспериментов. А четвертый участник группы, тоже из «чистых теоретиков», Василий Фурсов, продолжал и завершал работы, начинавшиеся его коллегами. Между теоретиками вскоре само собой установилось, своеобразное разделение труда. Общие принципы работы ядерного реактора исследовал Зельдович. Померанчук с Гуревичем конкретизировали эти общие принципы применительно к уран-графитовому котлу, Фурсов вел теоретический обсчет реально создаваемого котла, устанавливая соответствия а расхождения теоретических данных и эксперимента.

И то, что вначале было названо в опытах Флерова и Давиденко «эффектом комковатости», Померанчук с Гуревичем быстро превратили в теорию «блок-эффекта». Эксперимент показывал, что уран в реакторе надо размещать компактными кусками и разделять блоками из сплошного графита. Померанчук с Гуревичем высчитали и оптимальный размер урановых и графитовых блоков: графит в форме обычных кирпичей, но раза в два побольше, уран в виде цилиндриков по 3–4 сантиметра диаметром, 15–20 сантиметров в длину. В такой конструкции быстрые нейтроны, вырывающиеся из урановых блочков при делении ядер, замедлялись в графитовых кирпичах ниже вредных резонансных скоростей и снова врывались в урановые цилиндрики, чтобы делить легкий изотоп, а не напрасно поглощаться в тяжелом.

Эксперименты Флерова и Давиденко, теория «блок-эффекта» Померанчука и Гуревича дали Курчатову возможность сразу избежать тех трудностей, с которыми долго боролись немцы, промедлившие с разработкой конструкции «гетерогенного реактора». Но авторы «блок-эффекта» тогда еще не знали об этом. Не знали они того, что такой же «гетерогенный» способ укладки урана и графита применили в своем первом котле американцы. И еще меньше молодые теоретики могли знать, что через десять лет, когда работы по ядерной энергии частично рассекретят, об их теоретическом исследовании будут докладывать на международной конференции в Женеве — и доклад вызовет немалый интерес: все ядерщики мира будут поражены, что в двух разных странах, при совершенно непохожих условиях работы, две совершенно разные по уже завоеванному научному авторитету группы ядерщиков, решая одну и ту же задачу, самостоятельно придут к одному и тому же решению.

Панасюк, начавший еще в Пыжевском выкладывать уран-графитовую призму, мог работать с открытыми глазами, а не вслепую. И уже было вчерне ясно, каким будет пер вый опытный реактор — его мощность, величина, примерное количество графита и урана, размеры здания, в котором его разместят, — здание начали строить немедленно по переезде в Покровское-Стрешнево. А пока постоянное здание воздвигали, напротив красного дома — впрочем, на достаточном отдалении — поставили обширную, как барак, армейскую палатку — в ней развернули эксперименты с уран-графитовыми призмами. У входа в брезентовую лабораторию стоял часовой. Часовые скоро перестали вглядываться в фотографии, люди приходили все те же — сам Борода, Панасюк, Правдюк, Гончаров, Дубовский… Прибегали теоретики Померанчук, Гуревич, Фурсов — проверить, идет ли эксперимент согласно разработанной ими теории. Новые данные позволяли уточнять расчеты, новые расчеты указывали, чего ждать от следующих экспериментов. Сюда доставлялись прибывавшие с заводов — пока без особой спешки — партии заказанного графита, уран в форме прессованной окиси. Здесь, на массивном столе, Панасюк воздвиг массивную призму высотой в несколько метров из графита, а в призме были сделаны отверстия для вмещения в нее урановых стерженьков и бериллиевой «нейтронной пушки». На вершине призмы определялось полное поглощение нейтронов — и это показывало, годится ли доставленный графит для реактора.

В брезентовой лаборатории продемонстрировал свои деловые качества Дубовский. Каждый сотрудник, кроме служебных обязанностей, имел и «общественное поручение» — доставать, что удастся достать. У жены Дубовского имелся родственник — полковник. Дубовский использовал родственные связи. Он привез со склада авиатрофеев массу добра на двух доверху нагруженных машинах — бухты проводов, генераторы, моторы, амперметры, вольтметры, аккумуляторы, радиоприборы… Курчатов, радостно поглаживая бороду, распорядился:

— Ты сам все это добыл, сам и распределяй по лабораториям.

На неделю Дубовский стал самым обхаживаемым человеком в красном доме.

Неожиданно свалившаяся популярность не рассеяла внутренних терзаний Дубовского. Заказанный Курчатовым прибор все не давался. «Плохие у меня руки, очень плохие!» — горестно шептал Дубовский. В столовой он уныло признавался соседям: «Снова неудача!» Роскошь сытых обедов казалась ему незаслуженной. День, когда Дубовский решился показать собранную конструкцию, представлялся ему самому днем оглашения приговора. Курчатов схватил прибор, облазил все закоулки в палатке, а затем все лаборатории главного корпуса, стрелка то вяло шевелилась, то замирала, но шевелилась там, где требовалась живость, замирала в местах, где от нее и не ждали бодрости.

— А что? Неплохо! — воскликнул Курчатов. — Фон виден. Выглядит твой прибор неказисто, но конструкция работоспособная. Проверим попридирчивей и пустим в эксплуатацию как дозиметр.

Придирчивая проверка произошла неожиданно скоро. Панасюк пользовался ампулкой с радием для возбуждения нейтронного потока в бериллии. Уходя, он прятал ампулку в глубокую щель между бревнами. Ночью скучающий в одиночестве охранник достал гамма-источник, повертел в руках, положил на столик, а потом, забыв из какой щели извлек, засунул в другую. Утром поднялся переполох. Охранник сменился, новый ничего не знал о пропаже. Курчатов прибежал в палатку, вызвал Дубовского с дозиметром. Стрелка сразу ожила, чуть Дубовский повернулся лицом к стене, где охранник спрятал радий. Как в детской игре «холодно, тепло, горячо»: Дубовский делал шаг вправо, шаг влево, стрелка то отклонялась больше, то меньше. Около двери, у щели, заткнутой мхом, она ударилась в упор шкалы. Дубовский сорвал мох и с торжеством извлек злополучную ампулку.

— Прекрасно! Имеем дозиметр, — объявил Курчатов. — И прибор, и его конструктор испытание выдержали. Что это ты, я слышал, жаловался, что у тебя руки плохие? Хорошие руки! Теперь организуем контроль безопасности.

В очередную получку Дубовский узнал в кассе, что именуется уже не младшим, а старшим научным сотрудником и что зарплата ему значительно увеличена.

В сентябре 1944 года на первом этаже красного дома, в специально отведенном для него помещении, заработал циклотрон.

Успеху предшествовал год титанической работы. Неменов, «главный циклотронщик», мотался с завода на завод, из цеха в цех, ночи корпел у создаваемого аппарата, тут же — на полу, а когда появились диваны, то на диване — засыпал на часок-другой, когда становилось невмоготу. Ночь хорошее время для работы. Ночью к тому же легче было увидеть Курчатова, посоветоваться, обсудить, что срочно делить, — днем руководитель Лаборатории № 2 разъезжал по институтам, по наркоматам, по заводам.

В красном доме уже не нужно было спать на письменном столе своего начальника, имелись свободные комнаты, там неплохо отдыхалось. Но вряд ли все это могло продлить часы сна. Монтаж и наладка циклотрона ревновали к любому часу, отданному не им. Работа была увлекательна и беспощадна. «Леня, — сказал Курчатов, когда Неменов привез из Ленинграда два вагона с циклотронным оборудованием, — урановый котел даст нам загадочный девяносто четвертый элемент, и даст его много. Но когда котел заработает? А элемент нужен сейчас, хоть в микро-микрограммовых навесках. Получить его можно при помощи циклотрона. Нет у нас ничего более срочного, чем монтаж циклотрона, понял?» Неменов все понял — и себя не щадил, и другим не давал пощады, в первую очередь Курчатову.

Через много лет он будет с увлечением вспоминать: «Ах, как же мы работали! Начинали в восемь часов утра, в четыре утра кончали. Спали где придется. Десять лет, начиная с сорокового года, ни разу не был в отпуске. Лучшие дни моей жизни!»

Циклотрон Лаборатории № 2 был много меньше того, который недостроили в Ленинграде, меньше и того, что стоял в Радиевом институте. Но на этом сравнительно небольшом аппарате впервые в Европе был выведен наружу поток дейтонов — ионов тяжелого водорода.

Курчатов в момент пуска циклотрона находился на совещании в наркомате. Неменов по телефону сообщил ему об удаче. Курчатов примчался в циклотронную только в три часа ночи. Пучок дейтонов был виден и при свете, а в темноте из окошка ускорительной камеры ярко вырывался голубовато-фиолетовый язычок. На пути потока поставили мишень, содержащую препараты лития: литий, поглощая дейтоны, превращался в бериллий и выбрасывал при этом нейтроны. Как только мишень поместили у окошка, счетчик Гейгера, отнесенный на несколько метров в сторону, энергично заработал, фиксируя поток нейтронов.

— Есть! — воскликнул сияющий Курчатов. — Получили свой циклотрон! Завтра начнем облучать мишени с уранил-нитратом. Увидим, наконец, что за элемент этот таинственный девяносто четвертый! А сейчас отметим радостное событие!

Неменов в два часа ночи, еще до приезда Курчатова, внес в рабочий журнал запись: «25 сентября 1944 года впервые в Советском Союзе на циклотроне выведен наружу поток дейтонов» А в четыре часа все присутствующие на пуске отправились на квартиру к своему руководителю. Курчатов разбудил Марину Дмитриевну, достал бутылку шампанского — ликующие физики выпили стоя.

На время наладки циклотрона и отработки методики исследований установили круглосуточные дежурства Курчатов попросился в вахтенные — аккуратно расписывался: «Принял у такого-то, во столько-то часов. Результаты такие-то. Сдал тому-то Курчатов».

Уже через несколько дней можно было бомбардировать нейтронами урановые мишени. «Таинственный девяносто четвертый» перестал быть призраком, он реально образовывался в слое уранил-нитрата — пока еще, правда, в количествах, не поддающихся химическому взвешиванию, но вполне доступных для измерения радиометрическими приборами.

— За машину, ребята, спасибо, — сказал Курчатов, собрав у себя основных «циклотронщиков» и теоретиков, помогавших им расчетами. — Но теперь это хозяйство экспериментаторов, а для вас — пройденный этап. Надо строить новую машину, с полюсами не на 700 миллиметров, как эта, а метра на полтора. Война идет к концу, возможности увеличиваются.

И, помедлив, он назвал такие сроки исполнения, что легко возбуждающийся Неменов подскочил. Все, кроме Фурсова, казались озадаченными уже не в Курчатовском, а в прямом смысле слова. Фурсов молча ухмылялся. Он делал расчет пучка дейтонов в циклотроне, Курчатов после пуска радостно похлопал его по плечу: «Вася, начало есть, пойдем дальше!» Спорить с Бородой о сроках не имело смысла, тот не только настоит на своем, но и каждого непременно убедит. Фурсов не любил спорить. Спокойный и немногословный, он старался не возражать, а соглашаться, так было проще. Зато уж если приходилось говорить «нет», то это было «нет» категорическое. И когда, переубедив постепенно сдавшегося Неменова, Курчатов посоветовал Фурсову не откладывать расчета большого циклотрона — на очереди теория графитовых призм, Померанчуку нужен помощник, — Фурсов только кивнул головой.

Померанчуку был нужен помощник не только потому, что становились трудны расчеты, а больше оттого, что расчеты из общей теории превращались в уточнения — к цифири Померанчук не имел склонности. Еще меньше любил такую работу Зельдович, тот мыслил лишь «крупноблочно», а Гуревича, кроме расчетов, нагрузили экспериментами, он тоже не мог поспеть. Фурсов давно предчувствовал, что весь каждодневный обсчет уран-графитового сооружения ляжет на его плечи: лучше было с циклотроном разделаться поскорей.

Он мог бы, правда, напомнить, что на его плечи непредвиденно легла еще одна обязанность. В Лаборатории № 2 числилось уже сто работников, из них десять членов и два кандидата партии. И на собрании партийной организации секретарем выбрали его, Фурсова, и в решении записали, что главной задачей «является обеспечение выполнения планов и графиков научных и производственных заданий». Но он предпочел улыбаться и кивать головой. Спорь не спорь, все нужно — и срочный расчет циклотрона, и обсчеты графитовых призм и урановых блоков, и «обеспечение выполнения…»

Существенный успех обнаружился и у Бориса Васильевича. Еще в Пыжевском, в небольшой комнатке, с Варварой Павловной Константиновой, женой Зельдовича, тоже физиком, он начал поиск нептуния. В красном доме он возглавлял отдельный сектор, помещения были обширней и лучше оборудованы, добавились такие высококвалифицированные сотрудники, как Михаил Певзнер, Сергей Баранов, Людмила Мухина. И здесь все усилия сосредоточились на создании элемента № 94. Термин «создание» в данном случае единственно точный. «Таинственного незнакомца» раньше всего нужно было сотворить, ибо ни в одном естественном продукте он практически не присутствует, а потом, сотворенного, уже «открыть».

Делалось это так. В большую колбу вливали 2,5 килограмма закиси-окиси урана, разбавленного водой до 7,5 литра. Колба со смесью помещалась в бочку с водой, бочку ставили посередине комнаты. В центре колбы помещался радий-бериллиевый источник нейтронов, содержащий 1,8 грамма радия в стекле, запаянном в медь. Облучение велось 83 дня и закончилось 17 октября 1944 года. Элемент № 94 выделялся из раствора методом, разработанным Борисом Васильевичем. Количества его были мизерны, индикаторные, но все же около трех тысяч миллиардов атомов нового элемента — потом узнали, что американцы назвали его плутонием, — давали о нем первое представление. В осадке плутония измерилось около 20 импульсов в минуту. Баранов, обеспечивавший радиохимиков измерительными системами, изготовил надежные приборы для счета импульсов. Плутоний оказался радиоактивным с периодом полураспада в 31 тысячу лет (более точные измерения дали впоследствии 24,3 тысячи лет).

Ядерные измерения набирали хороший темп.

К лету 1945 года стало ясно, что близится время, когда от лабораторных исследований и теоретических расчетов можно будет перейти к производственным решениям. Если и не все проблемы инженерного освоения ядерной энергии были решены, то путь к овладению энергией ядра был практически ясен.