Жизнь и идеи Бруно Понтекорво - Михаил Сапожников

Нильс – дань скандинавским корням Марианны, а Тито – в честь лидера партизанского движения в Югославии Иосипа Броз Тито. Что еще может лучше характеризовать его политические предпочтения? Практически всю свою сознательную жизнь Бруно был убежденным коммунистом. Поэтому для него выбор СССР в качестве места для работы не был чем-то запредельно чуждым.

Обыск в доме Понтекорво, несмотря на свой внешне невинный характер, имел далеко идущие последствия. С бюрократической точки зрения, в досье ФБР на Бруно появилась новая бумага. Теперь всякая проверка для получения работы на ядерных объектах должна была учитывать эту информацию. Ф. Клоуз, как мы увидим, из существования этого документа, построит целую версию о причастности известного советского разведчика Кима Филби к делу Понтекорво.

13. Чок-ривер

С. М. Биленький вспоминает [45], что Бруно был недоволен контрактом с WSI, по которому вся интеллектуальная собственность, созданная в рамках контракта, cчиталась собственностью WSI. Бруно получал много предложений от нефтяных компаний, поскольку считался первоклассным специалистом по новым методам поисков нефти. Даже после войны к нему обращались и итальянские, и французские нефтедобывающие компании [5]. В Советском Союзе тоже были известны работы Понтекорво, их развитию способствовал Г. Н. Флеров[8]. Если бы Бруно продолжил заниматься нейтронным каротажем, то наверняка стал бы богатым человеком. Однако жизнь сложилась иначе.

В своих каротажных приборах Бруно использовал радий-бериллиевый источник, который давал быстрые нейтроны с энергиями порядка 2–6 МэВ. Он захотел использовать для каротажа медленные нейтроны, у которых сечение взаимодействия с веществом намного больше, и стал искать радиоактивные элементы, которые бы давали нейтроны с меньшими энергиями. Эти поиски привели его в физические лаборатории Нью-Йорка, Чикаго, Филадельфии, где он встретил старых парижских друзей Георга Плачека и Ханса фон Халбана, а также своего учителя – Энрико Ферми.

Бруно пишет о встречах с Ферми в статье, посвященной годовщине его смерти [46]. Бруно рассказал о своем новом занятии и был удивлен, что друзья заинтересовались его данными по взаимодействию нейтронов с кальцием и калием.

Их интерес объяснялся очень просто: именно в это время Ферми работал в Чикаго над созданием ядерного реактора в американском атомном проекте, а Плачек, Коварский и фон Халбан занимались тем же самым в английском атомном проекте. Как мы помним, после немецкого вторжения во Францию, сотрудники группы Жолио вместе с запасом дейтерия бежали к англичанам. Там они продолжили работу над проектом под скромным названием Tube Alloys («Трубные сплавы»). Целью проекта было создание ядерного реактора для наработки плутония – горючего для атомной бомбы. Работы решили вести в Канаде, чтобы избежать риска потери драгоценных материалов в случае, если бы нацисты высадились в Англии. В проекте работали в основном эмигранты из Европы. Основной костяк составляли сотрудники лаборатории Жолио. Единственным англичанином был некто Алан Нанн Мэй. Научным руководителем проекта был Ханс фон Халбан.

В ядерном реакторе должна была поддерживаться цепная ядерная реакция. В природе, на урановых месторождениях деление ядер урана происходит постоянно, однако никакой цепной реакции не возникает. Освобождается слишком мало нейтронов деления. Чтобы повысить выход нейтронов, надо было воспользоваться открытием группы Ферми – замедлить нейтроны в какой-то водородосодержащей среде. Тогда взаимодействие нейтронов с веществом усиливается, и коэффициент размножения нейтронов становится больше единицы. При создании реактора необходимо учитывать взаимодействие нейтронов с самыми разными веществами, поэтому данные Бруно по сечениям реакций нейтронов с породообразующими элементами были очень интересны его друзьям.

В результате, в 1943 г. Бруно получил предложение работать в англо-канадском проекте Tube Alloys. Руководитель проекта был против приглашения Понтекорво, но Ханс фон Халбан убедил его, что физика уровня Бруно, с богатым опытом работы с нейтронами, в Америке не найти. Тем более, что Бруно не только участвовал в исторических опытах Ферми, работал с Жолио, но и существенно повысил свою квалификацию в деятельности по нейтронному каротажу, где задачу взаимодействия нейтронов с различными водородосодержащими элементами ему приходилось решать каждый день. Понтекорво был проверен британской секретной службой и получил одобрение на участие в проекте.

Место строительства реактора было выбрано в 130 милях западнее города Оттавы на реке Оттава, вблизи деревушки Чок-Ривер. Там решили строить ядерный реактор на основе тяжелой воды, который, естественно, назвали X (Nuclear Reactor X), сокращенно NRX. Руководитель физического отдела Алан Нанн Мэй предложил для начала построить прототип реактора ZEEP (Zero Energy Experimental Pile), чтобы без лишних технических проблем, связанных со строительством массивной защиты от нейтронов, проверить различные конструкторские решения. Руководителем проекта стал другой сотрудник группы Жолио – Лев Коварский.

Чем занимался Понтекорво в Чок-Ривер? Первое его изыскание относилось к выбору формы реактора: делать его в виде однородного (гомогенного) материала или гетерогенного, когда сборка из металлических урановых стержней погружается в бассейн с тяжелой водой. Бруно показал, что в гомогенном реакторе не будет цепной реакции, поэтому была выбрана конструкция в виде гетерогенного реактора.

Бруно в составе группы теоретиков рассчитывал параметры решетки реактора. Он интенсивно обсуждал эти расчеты с Ферми. В течение 1944 г. он шесть раз ездил в Чикаго [5]. Американские службы безопасности как могли препятствовали передаче любой информации. Но физики как могли сопротивлялись, поскольку по ходу строительства реакторов столкнулись с одними и теми же практическими проблемами. Хотя общая физическая идея была ясна, надо было решить целый ряд более прозаических, но тем не менее критически важных проблем. Например, какую тактику избрать для охлаждения реактора? Как лучше расположить урановые стержни? Для решения этих технических проблем в первую очередь нужно было знать, как нейтроны взаимодействуют с различными веществами.

Бруно делал важные расчеты защиты реактора, в ходе которых он проводил конкретные эксперименты. Тут еще раз проявилась уникальная способность Бруно – не только заниматься экспериментальной деятельностью, но и решать различные теоретические задачи. В течение 1943–1945 гг. Понтекорво написал 25 отчетов по разным вопросам конструкции реактора.

В 1945–1946 гг. Бруно работал над созданием нейтронных счетчиков с BF3, которые должны были зафиксировать начало работы реактора. Именно поэтому он был одним из четырех физиков, которым доверили присутствовать на пульте управления во время пуска реактора NRX 21–22 июля 1947 г. [47]. Несколько лет реактор NRX был самым мощным источником нейтронов в западном мире.

В 1944 году Бруно принял участие в интересном проекте по поиску месторождений урана на севере Канады. Еще во время работ по нейтронному каротажу он заметил, что ионизационные камеры могут быть использованы не только для регистрации наведенной радиации, вызванной облучением нейтронами, но и для регистрации естественной радиации, которая присуща ряду горных пород, например, залежам урановой руды. Уже тогда, вместе с С. Щербацким, были проведены первые эксперименты, доказавшие возможности новой методики.

Как-то раз Бруно рассказал об этой технике Гилберту Лабину – директору компании «Эльдорадо», которая добывала уран. С началом работы над атомным проектом уран стал важным стратегическим материалом, имеющихся его запасов стало