Тайная история атомной бомбы - Джим Бэгготт

Физики провели расчеты, отталкиваясь от предположительных данных об интенсивности деления ядра урана-235 при бомбардировке его быстрыми нейтронами. Однако до сих пор не удалось получить даже небольшого количества данного изотопа, достаточного для реальных измерений. В Ливерпуле группа Чедвика использовала циклотрон, чтобы оценить изменения в интенсивности деления ядер природного урана под воздействием нейтронов с разной энергией (скоростью). Поскольку общая интенсивность деления ядер природного урана фактически складывается из показателей интенсивности деления U235 и U238, то изучение любых ее изменений может дать ключ к пониманию поведения каждого из этих изотопов в отдельности. Результаты экспериментов едва ли не полностью совпадали с теоретическими расчетами. «Первая проверка на практике теоретических выкладок дала нам почти точный ответ, так что не остается никаких сомнений: выбранная нами схема верна», — писал Пайерлс в марте 1941 года.

Результаты, полученные учеными Комитета М.О.Д., подтвердили независимые исследования физиков из Института Карнеги в Вашингтоне. Вероятность спонтанного деления ядра урана-235, обнаруженного Фришем около года назад, в будущем могла стать серьезной проблемой, поскольку считалось, что этот процесс повлечет за собой досрочное высвобождение нейтронов, а значит, и преждевременный взрыв любой бомбы с использованием этого элемента. Тем не менее ученые пришли к заключению, что интенсивность самопроизвольного деления довольно низка, а значит, создание и дальнейшее эффективное применение бомбы все же вполне возможно.

К апрелю 1941 года группа Симона, работавшая в Оксфорде, уже испытывала уменьшенную модель одной ступени для газодиффузионной установки. Полноразмерный образец в тот момент пока еще не закончили. Результаты испытаний обнадежили Симона, и он выступил с предложением построить опытно-промышленную установку из двадцати ступеней. К концу мая контракт на ее сооружение получила компания Metropolitan-Vickers. Установку планировали построить до конца года на базе промышленного комплекса Valley Works[54]в Ридимуине, местечке на севере Уэльса неподалеку от города Молд. Контракт на поставку требуемого количества гексафторида урана и химико-технологическую поддержку работ по сооружению и эксплуатации установки заключили с Имперским химическим трестом.

Теперь, судя по всему, ученые наконец нашли способ выделения большого количества урана-235 и мало кто сомневался: в бомбе, возможно, использован расщепляемый материал с достаточно малой сверхкритической массой. Следующим в центре внимания оказался вопрос, как лучше всего реализовать такое решение. Ученых также интересовал предполагаемый характер взрыва.

Наиболее очевидным способом получить взрывчатую сверхкритическую массу урана-235 исследователи посчитали объединение двух докритических элементов. Ученые также пришли к выводу, что процесс объединения должен идти с очень высокой скоростью, поскольку в ином случае обе массы начнут испускать нейтроны и взорвутся преждевременно, при этом энергии от такого взрыва будет гораздо меньше, чем потенциально возможно при объединении и дальнейшей детонации. Чтобы избежать этого, решили выстрелить небольшой докритической массой активного вещества в другую докритическую массу (впоследствии этот метод станет известен как «пушечный»). Британские эксперты по оружию уверенно заявили Томсону о том, что создание подобной «пушки» вполне возможно.

Каким же мог быть ущерб от такой бомбы? Расчеты становились все более точными. Ученые выяснили, что взрыв бомбы на основе урана-235 при весе активного вещества всего И килограммов эквивалентен взрыву 1800 тонн тротила. История знала только один случай взрыва подобной силы. Во время Первой мировой войны французский пароход «Монблан», перевозивший боеприпасы, вошел в гавань порта Галифакс в канадской провинции Новая Шотландия. На его борту находилось около 2300 тонн сухой и увлажненной пикриновой кислоты[55], 200 тонн тротила, 10 тонн пироксилина[56], а также большое количество бочек с высокооктановым топливом. 6 декабря 1917 года «Монблан» столкнулся с норвежским пароходом «Имо». На палубу «Монблана» попало и почти мгновенно загорелось горючее.

Взрыв полностью уничтожил не только сам пароход, но и все, что находилось в радиусе около двух километров от места взрыва. На расстоянии еще километра было повреждено множество зданий. Грибовидное облако поднялось ввысь на несколько километров, а разбросанные взрывом обломки разлетелись более чем на шесть километров. За 15 километров от места катастрофы были выбиты оконные стекла. Пушку с парохода нашли около озера Албро — а это около двух километров от гавани. На месте трагедии погибло около 1600 человек. Позже, за счет последствий взрыва, число жертв выросло до 2000 человек.

У физиков не было ни малейших сомнений в том, что для создания бомбы, способной причинить столь значительный ущерб, оправданы любые меры. Ни одна страна не отказалась бы иметь в своем арсенале подобное оружие на крайний случай.

Тем временем в Кембридже Хальбан с Коварски продолжали исследования реактора на уране и тяжелой воде. Они уже убедились в том, что ядерный реактор не просто теоретически возможен — до создания действующей модели было уже рукой подать. Хотя все эти работы не имели прямого отношения к проектированию или изготовлению бомбы, физики Комитета М.О.Д. уже знали о возможности получения элемента-94. В то же время довольно удивительно, что ученые очень часто принижали его значимость. Некоторые даже упорно доказывали, что элемент-94 совсем не подходит для изготовления бомбы. Кроме того, все знали, что данное вещество можно получить только в работающем ядерном реакторе, а для его запуска неизбежно понадобятся большие объемы тяжелой воды (по подсчетам физиков, чтобы реактор нормально функционировал, требовалось по нескольку тонн окиси урана и тяжелой воды). На территории Британии не было предприятия по производству тяжелой воды, а ее доставка в таких огромных объемах с завода в Веморке — с территории оккупированной Норвегии — не представлялась возможной. Считалось, что получить малое — но достаточное для создания бомбы — количество урана-235 гораздо быстрее и удобнее.

Работа над различными вариантами реактора шла вовсю. Руководство Комитета М.О.Д. уже начало понимать, что выгода от такой деятельности была бы гораздо большей в мирное, а не военное время. Хальбан и Коварски изучали различные схемы устройства реактора, рассматривали разные варианты систем контроля и охлаждения. Эта работа была очень важной, и ее ни в коем случае не следовало приостанавливать до окончания войны. Однако на фоне требований военного времени, с которыми британские физики Комитета М.О.Д. теперь не могли не считаться, становилось совершенно ясно, что необходимые для дальнейших исследований Хальбана и Коварски материалы, так же как и финансирование, предоставлены не будут.