190

Атомный проект

Основоположником советского атомного проекта следует считать академика В.И. Вернадского. Он еще в 1910 г., понимая как никто другой глубинный смысл радиоактивности, открытой Беккерелем, представил конкретную программу геологического поиска урановых руд и овладения энергией атомного распада. В 1922 г. в Петрограде на открытии Радиевого института, директором которого В.И. Вернадский был до 1939 г., он говорил: «Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества, с которым не может сравняться все им пережитое. Недалеко время, когда человек получит в свои руки атомную энергию – такой источник, который дает ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должна дать ему наука?».

Именно в институте В.И. Вернадского проявилось дарование еще молодого тогда И.В. Курчатова, будущего руководителя советского атомного проекта.

В 1943 г. незадолго до начала Сталинградской битвы И.В. Сталин принял на даче в Кунцево двух крупнейших ученых В.И. Вернадского и А.Ф. Иоффе. Они убедили Сталина в необходимости и реальной возможности создания атомного оружия. Конечно, у Сталина и до этого были донесения советских разведчиков об американском и английском атомных проектах, попытках создать «оружие возмездия» в Третьем рейхе, были письма ученых АН СССР, в том числе Г.Н. Флерова. Но убежденность в необходимости поставить эту проблему на уровень важнейшей государственной задачи пришла в результате этой встречи. За ней последовало решение Государственного комитета обороны (ГКО).

Начало советского атомного проекта относится к 1943 г., когда по решению ГКО было создано первое в стране научно-исследовательское учреждение, призванное заниматься атомной проблемой, – Лаборатория измерительных приборов № 2 АН СССР (ЛИПАН – ныне Российский научный центр «Курчатовский институт»). Руководство лабораторией и всеми работами по атомной проблеме было поручено академику И.В. Курчатову.

Атомная проблема выросла из фундаментальных физических проблем. Будущий нобелевский лауреат Н.Н. Семенов предсказал в 1926 г. в своей первой публикации по цепным химическим реакциям два возможных пути протекания таких реакций: цепной взрыв (как в урановой бомбе) и тепловой взрыв (как в термоядерной бомбе). В 1935 г. Н.Н. Семенов сделал свой знаменитый доклад о разветвленных реакциях с участием нейтронов. В 1939 – 1940 гг. физики Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон опубликовали в «Журнале теоретической и экспериментальной физики» три работы, которые стали впоследствии классическими и легли в основу атомной бомбы и атомной энергетики.

Таким образом, в стране к началу ядерной программы был создан мощный фундаментальный задел, позволивший СССР самостоятельно и в кратчайшие сроки ликвидировать монополию США на обладание атомным оружием. Этот задел существовал не только в физике, но и в вычислительной математике, гидродинамике, химии.

Как известно, наукоемкость проекта атомной бомбы связана с необходимостью исследовать большое число вариантов физических и технологических принципов построения бомбы на основе урана-235 или плутония, который мог быть получен в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами ядер урана-238.

Проект создания атомной бомбы в фашистской Германии столкнулся именно с этой научной и технической трудностью, так как немецким физикам пришлось одновременно исследовать и разрабатывать семь вариантов построения бомбы. Это произошло из-за принципиальной ошибки в начале работ, когда был отвергнут графит как материал для замедления нейтронов при облучении урана, и был сделан выбор в пользу «тяжелой воды» (ведь затянись война еще на два-три года, и неизвестно, кто бы сделал и применил первым атомную бомбу, а если бы она появилась в фашистской Германии, то катастрофа для человечества стала бы неизбежной).

П ервый ядерный реактор построен в декабре 1942 г. в США под руководством Э. Ферми. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1 (первый физический) – Слайд 1. Она была запущена в Москве под руководством И.В. Курчатова и исправно работала более 60 лет на территории ЛИПАН. Теперь уже не является секретом, что основной задачей лаборатории являлось создание ядерного оружия, и поэтому целью создания реактора («уран-графитового котла» – термин «ядерный реактор» стали применять с 1955 г) как прототипа будущих промышленных реакторов была наработка оружейного плутония – ядерной взрывчатки для атомной бомбы.

Академпроекту, который возглавлял известный архитектор А.В. Щусев, было поручено спроектировать здание для атомного котла (Слайд 2: слева – первичный вид здания, справа – современный).

Физики ожидали, что от котла будет сильное излучение, поэтому бóльшую часть здания решили расположить ниже уровня земли (котлован для котла располагался на глубине 7 м). Здание для атомного котла, по соображениям секретности, называли в документах и в обиходе «монтажными мастерскими». Вообще, все документы, связанные с Атомным проектом, шли под грифами «совершенно секретно», «особая папка». Применялась и особая система шифровки: так, котел называли «электролизером», вместо слова «уран» писали «кремний» и т.д. Люди при поступлении в Лабораторию № 2 проходили многомесячные проверки и подписывали обязательства о строгом сохранении тайны.

Тем временем также участвовавшие в Атомном проекте Ю.Б. Харитон, Я.Б. Зельдович, И.Я. Померанчук, И.И. Гуревич разрабатывали теорию котла и методики его расчета, а З.В. Ершова и Н.П. Сажин – технологию получения урана. В декабре 1943 г. был произведен первый килограмм металлического урана в слитке. Производством сверхчистого графита занимались В.В. Гончаров и Н.Ф. Правдюк совместно со специалистами Московского электродного завода – те имели большой опыт работы с графитом, из которого изготовляли электроды дуговых источников света. Урана, которого требовались сотни тонн, в стране практически не было, и его собирали буквально по граммам. Из оккупированной Германии вывезли найденные там остатки урана и его руды (основная масса досталась американцам). Срочно по всей стране были организованы геологические экспедиции для поиска месторождений урана. Рудники появились в Узбекистане, Таджикистане, Киргизии, на Украине.

Из металлического урана на заводе в Электростали начали производить блочки – цилиндры диаметром 32 мм и длиной 100 мм (весом более 1,5 кг).

В ноябре 1946 г. началась сборка самого котла. Для этого послойно укладывали графитовые брикеты размером 100х100х600 мм с тремя цилиндрическими отверстиями, в которые вставляли урановые блочки.

2 5 декабря 1946 г. состоялся пуск котла, в активной зоне которого находилось 400 т графита и 50 т урана (Слайд 3). Практически с первого же дня котел стали эксплуатировать в круглосуточном режиме при мощности от 100 Вт до 1000 кВт. Специальной системы теплоотвода не было, и при работе на больших мощностях тепло аккумулировалось в большой массе графита. Затем графитовую кладку охлаждали струей воздуха от вентилятора.

В официальном отчете руководству страны И.В. Курчатов писал: «В результате большой и напряженной работы, проведенной коллективом в течение июля 1943 – декабря 1946 года, удалось 25 декабря 1946 года в 18 часов впервые наблюдать цепную саморазвивающуюся реакцию в осуществленном надкритическом уран-графитовом котле с практически полным и, по-видимому, самым рациональным использованием всех изготовленных к этому времени урановых и графитовых блоков».

Таким образом, от момента организации Лаборатории № 2 АН СССР до пуска первого котла Ф-1 прошло менее четырех лет. За этот сравнительно небольшой срок ученым удалось создать основы теории ядерных процессов в атомном котле, наладить производство урановых тепловыделяющих элементов и сверхчистого графита, сконструировать и изготовить приборы контроля и управления цепной реакцией и, наконец, построить сам котел.

В котле Ф-1 были получены значительные, так называемые весовые количества плутония (до этого физики располагали лишь совсем малым, индикаторным, количеством этого элемента, достаточным лишь для идентификации, его получали в лаборатории с использованием источника нейтронов). Блочки, в которых часть урана-238 превратилась в плутоний, доставили в руководимый А.А. Бочваром НИИ-9 (ныне ВНИИНМ им. А.А. Бочвара). Сотрудники института выделили новый элемент и приступили к исследованиям его ядерных и физико-химических свойств, без чего невозможно было сконструировать атомную бомбу.

Чтобы наработать необходимое химикам количество плутония, котел нужно было хотя бы периодически выводить на мощность в несколько сотен киловатт. Но поскольку биологической защиты у котла практически не было, около здания отмечался очень высокий радиационный фон. Во время работы котла в форсированном режиме им управляли из помещения, расположенного на расстоянии около 500 м, а на крыше «монтажных мастерских» загорался большой красный фонарь. Этот сигнал предупреждал сотрудников Лаборатории об опасности, о том, что к зданию подходить нельзя.

Даже когда практическая надобность в реакторе Ф-1 отпала, его решили не разбирать, как это сделали американцы с первым реактором Ферми. И, как оказалось, не напрасно. Ветеран продолжает работать на старом месте, и благодаря высокой стабильности нейтронного потока его используют в качестве эталона для калибровки аппаратуры, предназначенной для реакторов новых АЭС.

Создание Ф-1 стало одним из главных достижений Атомного проекта СССР.

В 1946 г. в маленьком городке Горьковской области, названном Арзамас-16 (в настоящее время – г. Саров Нижегородской области), разместился самый секретный филиал Лаборатории № 2 – КБ-1 (ныне – Научно-исследовательский институт экспериментальной физики – ВНИИЭФ). Там под руководством будущего академика Ю.Б. Харитона разрабатывали конструкцию атомной бомбы. Кроме названных, у Лаборатории № 2 было еще два филиала: ГТЛ – руководимая Г.Н. Флеровым Гидротехническая лаборатория (ныне – ИТЭФ им. А.И. Алиханова), и РТЛ – Радиотехническая лаборатория во главе с А.Л. Минцем (в настоящее время – ОАО «Радиотехнический институт им. академика А.Л. Минца»).

Они возникли по инициативе И.В. Курчатова, он определял их научный профиль, стиль и методы работы. В это же время Я.Б. Зельдович, Ю.Б. Харитон, И.Я. Померанчук, И.И. Гуревич, С.М. Фейнберг и другие ученые разрабатывали теорию и методы расчета реакторных процессов. Термодиффузионный метод разделения изотопов урана отрабатывался под руководством директора Института физических проблем АН СССР А.П. Александрова, который возглавил ИФП после отстранения от должности его создателя – П.Л. Капицы. Метод получил применение в других научно-технических областях. Сам же И.В. Курчатов занимался организацией производства реакторного графита, металлического урана, разработкой технологий выделения плутония из облученного урана и перевода его в металлическую форму. Для решения этой проблемы он привлек целую когорту крупных ученых разных специальностей. На урановый проект работали академики Н.Н. Семенов, В.Г. Хлопин, А.А. Бочвар, Л.Д. Ландау и др.

Долгожданное окончание войны с Германией позволило СССР активизировать работы по урановому проекту. Атомная бомбардировка американцами японских городов только утвердила руководство страны в этом решении. Были созданы чрезвычайные органы управления атомным проектом, его руководителем назначили Л.П. Берию – шефа госбезопасности. Темп производства работ начал стремительно возрастать.

Правящим кругам США стало известно о том, что Советский Союз овладел секретом ядерного оружия, и это вызвало у них желание как можно быстрее развязать превентивную войну. Был разработан план «Тройан», в котором предусматривалось начать боевые действия против СССР 1 января 1950 г. На то время США располагали 840 стратегическими бомбардировщиками в строевых частях, 1350 – в резерве и свыше 300 атомными бомбами.

Опыт эксплуатации Ф-1 позволил приступить к строительству в секретном городе Челябинск-40 на Урале (ныне – город Озерск) первого промышленного котла И-1 мощностью 100 тысяч киловатт. Он заработал в июне 1948 г.

К лету 1949 г. из облученного в нем урана было выделено примерно 4 кг плутония А-1, из которого под руководством Ю.Б. Харитона в Арзамасе-16 (ныне – город Саров) были изготовлены первый ядерный заряд и первая советская атомная бомба энерговыделением 22 кт в тротиловом эквиваленте РДС-1 («Родина делает сама!» – такое условное наименование получ ила она) – Слайд 4. Ее успешные испытания прошли 29 августа 1949 г. на полигоне под Семипалатинском.

Научно-технические достижения в создании РДС-1 были высоко оценены государством. Наградами был отмечен большой круг работников:

• звание Героя Социалистического Труда присвоено 36 специалистам и руководителям;

• орденом Ленина награждено 260 человек;

• орденом Трудового Красного Знамени награждено 496 человек.

Награждения носили дифференцированный характер и включали присуждения званий лауреатов Сталинских премий трех степеней, а также денежных премий.

Несколькими годами раньше американские ученые-атомщики во главе с Робертом Оппенгеймером, руководителем Лос-Аламосской лаборатории сконструировали атомную бомбу и в июле 1945 г. провели в пустыне Аламогордо ее успешные испытания. Вторая и третья, как известно, были сброшены на Хиросиму и Нагасаки.

Отставание в развитии ядерного оружия СССР по сравнению с США составило всего четыре года. Президент США долго не мог поверить, что «эти азиаты могли сделать такое сложное оружие, как атомная бомба», и только 23 сентября 1949 г. он объявил американскому народу, что СССР испытал атомную бомбу.

Создание в августе 1949 г. опытного образца первой атомной бомбы РДС-1 и его успешное испытание явилось итогом реализации советского Атомного проекта. С этого дня у СССР появился ядерный щит. План «Тройан», согласно которому на 70 городов СССР должны были быть сброшены атомные бомбы, был сорван из-за угрозы ответного удара.

В годы холодной войны и железного занавеса идеологическое противостояние и психологическое давление достигли такого накала, что возможность применения ядерного оружия Советского Союза и Соединенных Штатов Америки друг против друга люди воспринимали как реальность и чуть ли не неизбежность. А ученые-атомщики начали создавать еще более разрушительное и грозное термоядерное оружие. «Зачинщиком» этой гонки стал выдающийся американский физик Эдвард Теллер. И.В. Курчатову пришлось заниматься не только реализацией уранового проекта, но и разработкой водородной бомбы, позже названной термоядерной. Этой проблемой, начиная с 1948 г. были охвачены И.Е. Тамм, В.Л. Гинзбург, А.Д. Сахаров, Я.Б. Зельдович, Ю.Б. Харитон.

1 ноября 1952 г. США взорвали первый термоядерный заряд на атолле Эниветок. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны, что в 450 раз превысило мощность бомбы, сброшенной в 1945 году на японский город Нагасаки.

П ервая в мире водородная бомба – советская РДС-6 (Слайд 5) была взорвана 12 августа 1953 г. на полигоне в Семипалатинске. Устройство, испытанное США в 1952 г. фактически не являлось «бомбой», а представляла собой лабораторный образец, «3-х этажный дом, наполненный жидким дейтерием», выполненный в виде специальной конструкции общей массой 62 тонны.

Советские же ученые разработали именно бомбу – законченное устройство, пригодное к практическому применению. Мощность бомбы конструкции Сахарова – Лаврентьева составляла 400 килотонн.

Самая крупная когда-либо взорванная водородная бомба (разработанная В.Б. Адамским, Ю.Н. Смирновым, А.Д. Сахаровым, Ю.Н. Бабаевым и Ю.А. Трутневым, за что А.Д. Сахаров был награжден третьей медалью Героя Социалистического Труда) – советская 50-мегатонная «царь-бомба», взорванная 30 октября 1961 г. на полигоне архипелага Новая Земля. КПД устройства составил почти 97 %, и изначально оно было рассчитано на мощность в 100 мегатонн, урезанных впоследствии волевым решением руководства проекта вдвое.

Энергия взрыва десятикратно превышала суммарную мощность всех взрывчатых веществ, использованных всеми воюющими сторонами за годы Второй мировой войны (включая атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки). Это было самое мощное взрывное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле.

Световая вспышка была настолько яркой, что, несмотря на сплошную облачность, была видна даже с командного пункта в поселке Белушья Губа (отдаленном от эпицентра взрыва почти на 200 км). Грибовидное облако выросло до высоты 67 км. В заброшенном поселке – 400 км от эпицентра – были порушены деревянные дома, а каменные лишились крыш, окон и дверей. На многие сотни километров от полигона в результате взрыва почти на час изменились условия прохождения радиоволн, и прекратилась радиосвязь. Ударная волна после взрыва три раза обогнула земной шар.

К моменту взрыва, пока на огромном парашюте бомба медленно опускалась с высоты 10500 м до расчетной точки подрыва на высоте 4000 м, самолет-носитель Ту-95 («Атомный медведь») – Слайд 6– с экипажем и его командиром майором А.Е. Дурновцевым уже был в безопасной зоне.

Масса бомбы составляла 26 тонн, и она не помещалась в бомбовом отсеке самолета (ее длина составляла 8 метров, а диаметр – около 2 метров), поэтому несиловую часть фюзеляжа вырезали и смонтировали специальный подъемный механизм и устройство для крепления бомбы; при этом в полете она все равно больше чем наполовину торчала наружу. Весь корпус самолета, даже лопасти его винтов, был покрыт специальной белой краской, защищающей от световой вспышки при взрыве. Такой же краской был покрыт корпус сопровождавшего самолета-лаборатории. Создание и испытание сверхбомбы имели большое политическое значение, продемонстрировав, что СССР решил задачу достижения практически любого уровня мегатоннажа ядерного арсенала. Следует отметить, что после этого рост мегатоннажа ядерного арсенала США прекратился.

Именно этот взрыв привел к пониманию в политических и военных кругах бессмысленности дальнейшей ядерной гонки: 5 августа 1963 г. в Москве был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах: в атмосфере, космическом пространстве и под водой. Ныне его участниками являются более 110 стран.

Советский атомный проект вошел в историю как способ защиты от смертельной опасности, нависшей над страной в ходе идеологического и вооруженного противостояния двух великих держав – США и СССР. Успех этого проекта был подготовлен наличием у страны богатых природных ресурсов, необходимого уровня развития экономики, технического прогресса, образования и науки. Сыграла свою роль высокая степень централизации экономики и ее мобилизационные возможности по использованию всех материальных и духовных ресурсов. Немаловажное значение имел моральный авторитет страны, разгромившей фашизм, что привлекло к ней интеллектуальные силы Запада.

Атомный комплекс сыграл значительную роль в истории России второй половины XX в., более того – он существенно определял ее политическое и социально-экономическое развитие. В социально-экономическом плане комплекс являлся одним из стержневых для народного хозяйства, потребляя значительную часть государственного бюджета, обеспечивая заказами многие отрасли экономики, науки и социальной сферы, гарантировал занятость населения и престижность его труда.

Атомный комплекс явился важнейшей страницей российской истории, продемонстрировавшей сильные стороны. Он доказал способность страны решать в кратчайший срок самые масштабные и сложные задачи. Такая способность является некоторым залогом успешного выхода из нынешнего крайне затруднительного положения государства. Опыт, приобретенный во время осуществления советского атомного проекта, исключительно ценен. Более того, этот опыт раскрывает самые закрытые стороны функционирования того режима, наглядно демонстрирует причины его побед и поражений, располагает к более глубокому пониманию сущности не только советской, но и всей российской истории.

Еще шире международный аспект значимости советского атомного комплекса. Добившись ядерного паритета с Соединенными Штатами, Советский Союз сделал невозможным развязывание атомной войны, что имело принципиальное международное значение и вошло в анналы мировой истории второй половины XX века. Однако, после распада СССР этот фактор в определенной степени потерял свое значение. Усилия, потраченные на создание атомного комплекса СССР, не смогли уберечь его от гибели, оказались недостаточно эффективными с точки зрения национальной безопасности. В новых реалиях конца XX века мировое равновесие пошатнулось, что грозит непредсказуемыми последствиями.

Фундаментальные открытия, каким явилось овладение энергией атомного ядра, приводят к крутым поворотам в жизни народов, прежде всего, в военном деле. Появление кавалерии способствовало рождению мировой Персидской державы, огнестрельное оружие привело к созданию колониальных империй. Немецкие танковые дивизии облегчили блицкриг и положили к ногам Гитлера практически всю Европу. Атомная бомба в руках Америки не могла не сделать нечто подобное. И только способность СССР создать такое же оружие, а после добиться паритета с США, на полвека задержала передел мира. За это время другие страны обзавелись всесильным оружием, что в определенной степени стабилизировало мировую ситуацию, не произошло глобальных катастроф. В этом заключается всемирно-историческое значение советского атомного комплекса. По крайней мере, к такому феномену надо подходить с позиций мировой истории.

Слайд 7