Хуберт Мания - История атомной бомбы

• Название: История атомной бомбы
• Автор: Хуберт Мания
• Издательство: Текст
• Жанр: Физика
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-7516-1005-0

Эта занимательная книга рассказывает о новой эре в истории человечества — от открытия урана до первого эксперимента с атомной бомбой. Когда возникла идея, что энергию можно добыть из ядра атома, никто и представить себе не мог, какие трудности придется преодолевать лучшим умам человечества, и какие силы природы извергнутся из комочка самоподогревающегося вещества размером с апельсин, если сжать его до критической массы.

---

В алюминиевый котел шириной и высотой в два с половиной метра укладывают девятнадцать таких слоев, в которых умещается шесть тысяч восемьсот урановых кубиков, набитых в парафин. Даже один такой кубик должен был бы, по первым прикидочным расчетам Оппенгеймера, сделанным когда-то в 1939 году, «сам по себе взорваться к чертям собачьим». В конструкции Дибнера, однако, маленькие адские машинки не выказывают склонности выламываться из своих парафиновых обойм. Сотрудникам известно, что столь длительное обращение с ядовитым оксидом урана чрезвычайно вредно для здоровья. Они работают в это лето 1942 года, невзирая на палящий зной, «в пыленепроницаемых защитных костюмах, резиновых сапогах, резиновых перчатках и респираторах». На такую защиту не могут рассчитывать две тысячи женщин из концлагеря Заксенхаузен, которые на ораниенбургской фабрике компании «Ауэр» голыми руками добывают оксид урана из захваченного в Бельгии сырья. В конце работы готтовская группа Дибнера выказывает осторожный оптимизм: без применения замедляющего вещества — такого, как тяжелая вода или графит, — можно не бояться размножения нейтронов. Правда, измерения показывают, что в решетчато-кубическом устройстве в дело вступает геометрия реактора, которая обещает гораздо больше, чем методы, испробованные в Берлине и Лейпциге. И у Дибнера уже возникла идея, как оптимизировать эксперимент.

Футбольная команда Чикагского университета некогда значилась в самых верхних строчках Лиги. Однако те славные времена давно миновали. Сейчас бурьяном поросли трибуны стадиона посреди кампуса на Эллис-авеню, между 56-й и 57-й улицами. Когда Герберт Андерсон в первый раз остановился перед огромными западными воротами спортивной арены, ему показалось, что перед ним скорее средневековая крепость. Массивный каменный фасад с зубцами и двумя увитыми плющом башнями тянулся вправо и влево от ворот, ведущих к бывшему залу для игры в сквош под главной трибуной. Зал длиной двадцать метров, шириной и высотой десять метров. Андерсон представляет себе, как сюда встанет будущий реактор.

Как и Гейзенберг в Берлине, Ферми, Силард и Андерсон в середине 1942 года обречены на бездействие. Даже накопленных в Нью-Йорке и отправленных в Чикаго многих тонн урана и графита еще недостаточно для критического реактора. И они терпеливо ждут недостающие материалы в надежде, что рабочие «Goodyear'а» поторопятся, а не только будут упражняться в шутках по поводу нелетучей надувной колоды, которую они мастерят. Однако все же есть одно существенное отличие от ситуации в Германии: у Ферми нет честолюбивых конкурентов в поиске лучшего метода, и он из своих расчетов знает, как надо расположить топливо и замедлитель в будущем опытном устройстве, чтобы действительно вызвать цепную реакцию. Правда, остается последний риск: достаточно ли будет мер предосторожности, принятых Ферми, чтобы удержать цепную реакцию под контролем, или, как опасаются некоторые пессимисты, машина, расположенная в центре миллионного города, взорвется?

Курт Дибнер знает, что в его решетчато-кубической конструкции крепежные распорки и стабилизирующие металлические пластины абсорбируют нейтроны, которые вообще-то должны расщеплять ядра урана. Чтобы повысить выход нейтронов, он хочет вообще отказаться от крепежного материала. Устойчивость решетчато-кубического устройства должна достигаться на сей раз твердым замедлителем, а именно «тяжелым льдом». К этому времени готтовцы уже могут избавить себя от опасной работы заполнения ячеек порошком оксида урана при помощи ложек. Их сто восемь кубиков со стороной в пять сантиметров изготовлены из существенно более калорийного металлического урана. Расположенные с шаровой симметрией, они будут погружены в двести литров тяжелой воды, которая тут же будет заморожена. Для этого эксперимента группа в начале 1943 года временно перебирается в холодильную камеру Химико-технического государственного управления. Если летом они парились в защитной спецодежде, то теперь им приходится работать в условиях постоянных минус десяти градусов Цельсия. Когда измерения завершены, у них есть все основания ликовать: в пересчете на комнатную температуру Дибнер и его группа с их оригинальным экспериментом на 50 процентов превысили показатели четвертого лейпцигского эксперимента по размножению нейтронов. Никто не ожидал, что Дибнер так проворно перегонит своего соперника Вернера Гейзенберга. И прогресс достигнут отнюдь не в престижном столичном Физическом институте кайзера Вильгельма, а на испытательном полигоне Готтов в Куммерсдорфском лесу среди болот и заливных лугов, в скромном деревянном домике на бетонном цоколе, одиноко расположенном среди берез и сосен.

Те, кто в эту последнюю неделю ноября 1942 года действительно имеет разрешение входить в зал для игры в сквош под западными трибунами футбольного стадиона, должны показать пропуск двум солдатам у входных ворот. В зале, несмотря на свет прожекторов, мало что можно увидеть, поскольку свет застит дым открытого огня, горящего в выставленных в ряд бочках из-под нефти. В бочках тлеет высокочистый графит — обрезки подпиленных кирпичей. Это благодушная попытка сделать немного терпимее здешний холод. Наряду с дымом и сажей свет застит и летающая повсюду графитовая пыль. Бетонный пол после обработки почти четырехсот тонн графита покрыт скользким, блестящим черным слоем, превратившим его в каток. Респираторы тут не любят, и сотрудники вдыхают графитовую пыль полной грудью. Поскольку людские ресурсы в военное время — дефицит, здесь зарабатывают свои несколько долларов тридцать подростков, бросивших школу, и бродяг из скотобойного квартала Чикаго. Они прессуют оксид урана в круглые литые формы. Рядом с прессами стоит клетка с мышами в качестве живого сигнализатора тревоги. Если животные, круглые сутки вдыхая оксид урана, выживают и остаются здоровыми, то и люди — по здешнему разумению — с их двенадцатичасовой рабочей сменой у пресса тоже не пострадают.

Немного в сторонке стоит серый кубический баллон от компании «Goodyear», длина его ребра составляет добрых восемь метров. Его нижняя грань касается пола, а верхняя закреплена на потолке зала. Одно из шести резиновых полотнищ закатано вверх, подобно входу в палатку. А внутри громоздится графитовое яйцо, закрепленное на подпорках из сосновых колод: приплющенный шар диаметром восемь метров и высотой шесть метров. До последнего времени группы физиков, плотников, студентов и подсобных рабочих, не понимавших конечного смысла происходящего, круглые сутки подпиливали до унифицированного размера, шлифовали и укладывали штабелями графитовые кирпичи — числом более сорока тысяч. Они просверлили в кирпичах девятнадцать тысяч отверстий, чтобы запрессовать в графит тридцать пять тонн оксида урана и пять тонн металлического урана в форме двадцати двух тысяч шаров и цилиндров. Оболочка аэростата — это джокер эксперимента. Если чистота графита окажется недостаточной, чтобы запустить цепную реакцию, то Ферми заключит реактор в баллон и создаст в нем вакуум, чтобы откачать воздух из крошечных углублений пористой графитовой массы. Ибо он-то и способствует абсорбции нейтронов.

Расположение яйцевидных цилиндров из высококалорийного металлического урана не случайно. Оно точно рассчитано, эти цилиндры сосредоточены в центре реактора вокруг источника нейтронов. Сквозь массивное графитовое образование проходят каналы для контрольных стержней. Они представляют собой плоские рейки четырехметровой длины из древесины бука, обшитые кадмиевой жестью. Кадмий отлично подходит для поглощения нейтронов, и таким образом стержни могут предотвратить опасность неконтролируемой цепной реакции. После каждого вновь положенного слоя контрольные стержни вынимаются, чтобы замерить интенсивность нейтронов. По расчетам Ферми, по достижении пятидесяти шести слоев реактор должен обрести критическую массу. Однако для того, чтобы действовать наверняка, он решается на дополнительный слой.

В ночь с первого на второе декабря 1942 года Герберт Андерсон присматривает за укладкой пятьдесят седьмого слоя графитовых кирпичей. Он распоряжается вынуть все кадмиевые стержни, кроме одного, и обнаруживает, что лишь эта последняя блокада только и сдерживает цепную реакцию в почти критическом котле. Но это ощутимо близкое мгновение триумфа должно, конечно, состояться — как и договаривались — лишь в присутствии Ферми.

На следующее утро термометры показывают минус двадцать градусов Цельсия. Энрико Ферми, Герберт Андерсон и Леона Вудс, единственная женщина в группе метлаба, сообща позавтракав, шагают вдоль Эллис-авеню, по скрипучему снегу к сиротливому и полуразрушенному футбольному стадиону. Бензин вот уже два дня как выдают по карточкам. Поэтому транспорта почти нет. Выгнать сегодня человека из дома в Чикаго может только что-то очень важное. В зале для сквоша под западными трибунами все подготовлено к большому эксперименту. Импульсные счетчики позволят услышать процесс размножения нейтронов. Трое студентов стоят, словно отважная «команда самоубийц», на грузоподъемнике под самым потолком зала. На тот случай, если цепная реакция все-таки выйдет из-под контроля, они должны будут вылить на реактор три канистры сульфата кадмия.