СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛОАТАЦИЯ МАРТ 1943 г — ИЮНЬ 1945 г

СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛОАТАЦИЯ

МАРТ 1943 г — ИЮНЬ 1945 г

СРАВНЕНИЕ О ДИФФУЗИОННЫМ И ПЛУТОНИЕВЫМ ЗАВОДАМИ

11.32. В предыдущих главах говорилось, что в конце 1942 г. были приняты решения, охватывающие весь проект по урану. Действительно, именно в это время впервые была получена саморазвивающаяся цепная реакция, и были утверждены проекты строительства плутониевого завода в Хэнфорде, диффузионного завода в Клинтоне и завода по электромагнитному разделению в Клинтоне. Диффузионный завод был более гибким, чем плутониевый, так как мог быть разбит на секции и ступени, мог быть построен целиком или частями и мог производить различные количества U-235 с различной степенью обогащения. Завод электромагнитного разделения был еще более гибкий, так как каждая разделительная установка была практически независима от других установок. Процесс разделения состоял в загрузке установки, работе ее в течение некоторого времени, последующей остановке и извлечении продукции. Отдельные установки можно было располагать группами, сохранив независимость большей части органов управления для каждой из них.

Эта особенность сделала возможной постройку завода последовательными ступенями и позволила начать работу первой части до начала постройки второй. Можно было также изменять конструкцию последующих установок по мере развертывания строительства; в известных пределах можно было даже заменять устаревшие установки в ранних группах новыми, улучшенными экземплярами.

ХАРАКТЕР И ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК

11.33. Первая серия электромагнитных установок в Клинтоне была начата постройкой в марте и была готова к работе в ноябре 1943 г. Группа в Беркли продолжала улучшать источники ионов, приемники и вспомогательное оборудование, все время имея целью дальнейшее увеличение ионного тока. В сообщениях из Беркли было описано не менее 71 источника различного типа и 115 различных типов приемников, причем все они были доведены до стадии проекта, а большая часть построена и испытана. Как только ценность того или иного видоизменения была доказана, прилагались все усилия, чтобы включить его в конструкцию новых установок.

11.34. Строительство такого типа требовало постоянного обмена информацией между работниками лабораторий, инженерно-техническим персоналом и строительной и эксплоатационной группами. К счастью, связь была превосходна. В Беркли постоянно находились представители фирм, а работники исследовательских групп в Беркли совершали частые и продолжительные поездки на завод в Клинтоне. Некоторые из исследовательских работников были включены в штаты фирмы Тенесси Истмен, эксплоатирующей завод в Клинтоне, а группа свыше 100 человек физиков и инженеров-исследователей, остававшаяся в штатах лаборатории Беркли, была прикомандирована к Клинтону. Сотрудники из Беркли, находившиеся в Клинтоне, были неоценимы в качестве инструкторов, особенно на ранних стадиях работы. Часть завода продолжала работать в качестве опытного предприятия для испытания усовершенствованного оборудования и для проверки видоизмененных производственных процессов, и эксплоатировалась совместно группой из Беркли и фирмой Тенесси Истмен. Кроме уже упомянутой английской группы под руководством Олифанта, была также английская группа химиков под руководством Дж. В. Бэкстера.

ХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

11.35. Соли урана, применявшиеся первоначально в качестве источника пара для дуговых ионных источников, не были исследованы в Беркли с достаточной полнотой. Однако, в дальнейшем над этими солями была проведена очень большая работа. Были произведены поиски новых соединений урана и выполнено несколько ценных работ по способам получения выбранных соединений.

11.36. Гораздо более важной химической проблемой было извлечение переработанных соединений урана из разделительных установок. Эта проблема извлечения имела две фазы. В установках первой ступени было существенно извлечь с максимальной эффективностью отделенный уран из приемников; извлечение рассеянного неразделенного урана из других частей установки было менее важно. Но в установках более высоких ступеней даже исходное вещество содержит U-235 высокой концентрации, и поэтому важно извлекать в конце каждого цикла работы весь материал, т. е. материал, остающийся в источнике ионов, осевший на ускоряющих электродах, на стенках магнитной камеры и на стенках приемников.

ЗАВОД ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

11.37. В течение почти года единственным действующим был завод электромагнитного разделения. Поэтому, потребность в увеличении его продукции была очень велика. Было установлено, что любой метод обогащения (хотя бы и небольшого) исходного материала значительно увеличит производительность завода. Если, например, электромагнитная установка может произвести в сутки один грамм U-235 40 %-ной чистоты из естественного урана, то при повышении концентрации U-235 в исходном материале вдвое против естественной (1, 4 % вместо 0, 7 %) та же установка сможет производить в сутки 2 грамма U-235 80 % чистоты.

11.38. Мы уже касались работы, проделанной П. Г. Абельсоном (Морская исследовательская лаборатория), по разделению изотопов урана термодиффузией в жидких соединениях урана. Весной 1943 г. Абельсон собрал опытную производственную установку, которая производила заметное разделение значительного количества вещества. Поэтому было выдвинуто предложение о постройке термодиффузионного завода. Такой завод был бы дешевле, чем любой другой, и мог быть построен более быстро. Его принципиальным недостатком является чрезвычайно большое потребление пара. Этот основной недостаток приводил к тому, что для полного разделения изотопов термодиффузионный завод являлся бы непрактичным.

11.39. Кроме уже действовавшей опытной установки в Морской исследовательской лаборатории, строилась установка больших размеров на Морской верфи в Филадельфии. Сотрудничество флота сделало доступными для Манхэттенского Округа как работы Абельсона, так и проекты завода. Было решено построить термодиффузионный завод в Клинтоне (используя пар от теплосиловой станции, построенной для завода газовой диффузии) и использовать продукцию термодиффузионных установок в качестве сырья для электромагнитных разделений.

11.40. Этот новый термодиффузионный завод был построен в удивительно короткий срок, в течение конца лета 1944 г. Его работа, несмотря на некоторые недостатки, привела к значительному увеличению продукции электромагнитного завода. Это также стимулировало работу над проблемой извлечения урана. Будущее термодиффузионного завода неопределенно. Работа завода газовой диффузии создает перебои в подаче достаточного количества пара для термодиффузионного разделения. В то же время завод газовой диффузии сам является потребителем продукции термодиффузионного завода.

РАЗНЫЕ ВОПРОСЫ

11.41. Хотя научные и технические задачи, с которыми столкнулись группы в Беркли, были, пожалуй, не так разнообразны и многочисленны, как задачи, встретившиеся в Чикаго и Колумбии, все же их было достаточно много. Много проблем возникло также при проектировании электросилового хозяйства, схем управления, магнитов, изоляторов, вакуумных насосов, камер, коллекторов и источников. Многие детали оборудования приходилось конструировать на основании схематических эскизов и пускать преждевременно в массовое производство.