И начались бомбардировки пучком быстрых дейтонов лития, а нейтронами — солей урана, окруженных парафином. Эта беззвучная стрельба нейтронами по ядрам урана вплеталась в победную канонаду на фронте. Сохранился журнал дежурств на циклотроне 1944 года. Среди имен других сотрудников стоит имя И. Курчатова. Есть и роспись за дежурство с росчерком от «В» до «И».
Нужное количество элементов было получено. Игорь Васильевич мобилизовал химиков, физиков высшей квалификации. Результаты не заставали себя ждать. Подтвердились самые оптимистичные предположения: реакция давала элемент, имеющий массовое число 239, — радиоактивный, испускающий при распаде альфа-частицы. В дальнейшем ученые узнают его имя — плутоний, определят период его полураспада (24 360 лет), более чем достаточный для производства и накопления запасов. Но самое главное узнают, что ядра плутония делятся под действием нейтронов любых энергий так же, как и ядра урана-235.
Значит, если осуществить цепную реакцию в природном уране с замедлителем, то уран-238, не принимающий участия в этой реакции, будет поглощать часть нейтронов и из него получится делящееся вещество — плутоний. Накопив и выделив это вещество, можно будет осуществлять с помощью него любые реакции — и управляемые и взрывного типа. Вот каким исследованиям и положил начало московский первенец — циклотрон!
Высокой оценкой успехов И. В. Курчатова партией и правительством было награждение его 18 ноября 1944 года орденом Ленина.
Реактор пошел!
Главное направление
Как образно выразился один ученый, чем бы в первые военные годы Игорь Васильевич ни занимался, мысленно он непрерывно шел по следу управляемой ядерной реакции.
Результатом большой работы Курчатова явилось не только четкое определение всех возможных путей получения атомной энергии, но и выбор главного направления, которое раньше других приведет к цели. Этим главным направлением стала уран-графитовая система. Вывод о возможности цепной реакции в уран-графитовой системе был новым фундаментальным вкладом И. В. Курчатова в советскую атомную науку.
Насколько важно было для быстрейшего овладения атомной энергией сделать этот очень смелый и прозорливый вывод, можно подтвердить практикой немецких ученых. Как стало впоследствии известно, в обстановке лихорадочной подготовки к войне заправилы фашистской Германии проявляли большой интерес к созданию атомной бомбы. В апреле 1939 года на секретном совещании ряда ведущих физиков-атомников — Иосса, Ханле, Гейгера, Маттауха, Бете и Гофмана, было создано урановое объединение, взявшее в свои руки все исследовательские работы по использованию атомной энергии в военных целях. Это объединение возглавил крупнейший германский физик Гейзенберг. В его распоряжение было предоставлено некоторое количество урана.
В том же году в Германии был основан второй центр по созданию атомного оружия под руководством профессора Шумана, а вскоре и третий — во главе с известным инженером-физиком Манфредом фон Арденне. В июне 1942 года фашистские главари, видимо недовольные слабыми темпами работ, объединили все исследовательские силы под руководством Геринга. Но фашистам так и не удалось создать новое оружие.
Теперь мы уже знаем, что физиков Германии постигла неудача именно на первом этапе, при выборе главного направления. Произведенные ими измерения характера поглощения нейтронов графитом привели к ошибочному выводу, что углерод вообще нельзя использовать в качестве замедлителя в реакторе на естественном уране. Поэтому они с самого начала отказались от попыток построить уран-графитовый реактор.
Германские физики сделали главную ставку на использование в качестве замедлителя тяжелой воды. В самой Германии она не производилась. Попытка завладеть запасом тяжелой воды, которым располагала лаборатория Жолио-Кюри, провалилась, так как патриоты Франции вовремя вывезли ее из Парижа сначала в Клермон-Ферран, потом в Бордо и Лондон. Фашисты протягивали свою лапу и к норвежской тяжелой воде. Но союзники организовали взрыв на предприятии и сорвали дальнейшее производство. Когда гитлеровцы решили вывезти запасы тяжелой воды по озеру, паром был подорван и пошел ко дну со своим ценным грузом.
Просчет в отношении графита и провал попыток овладеть запасами тяжелой воды задержали ход работ физиков фашистской Германии в области атомной энергии, хотя надо подчеркнуть, что недостаточная экономическая и техническая мощь Германии того времени все равно не позволила бы ей наладить массовое производство атомного оружия.
Советские ученые, и в первую очередь Игорь Васильевич, держали твердый курс на использование в первом реакторе в качестве топлива природного урана (обогащенным ураном мы тогда не располагали), а замедлителя — графита.
Осуществлению цепной реакции предшествовала экспериментальная и теоретическая работа по дальнейшему исследованию процессов деления и измерения нейтронно-ядерных констант. Работа проводилась под руководством и с участием И. В. Курчатова. Это было направление, которое лично и непосредственно возглавил Игорь Васильевич.
Как вы делаете алмазы?
Вернемся немного назад, к июлю 1943 года, в Пыжевский переулок. И. С. Панасюк вспоминает, что уже тогда Игорь Васильевич четко определил ему аадачу: работать над уран-графитовой системой. Он показал свой расчет: реакция пойдет при сечении захвата нейтронов ядрами графита около 4*10^-27 см^2. Курчатов тогда добавил, что он считает такое сечение реальным.
— Но такое сечение захвата будет только у самого чистого графита. Любая примесь ухудшает дело.
Через несколько дней Курчатов и Панасюк были уже на заводе, делающем графитовые электроды для производства алюминия. Познакомились с технологией, захватили с собой несколько образцов.
В подвале дома в Пыжевском переулке соорудили установку для измерения сечения захвата графитом нейтронов. По заданию Игоря Васильевича видные ученые Ю. Я. Померанчук и И. М. Гуревич разработали метод наиболее точного измерения сечения захвата. Регистрация медленных нейтронов осуществлялась с помощью ионизационной камеры, наполненной не инертным газом, как обычно, а соединением бора с фтором, называемого «бор-фтор-три». Так ее и именовали в обиходе; борная камера. Как только в эту камеру попадал медленный нейтрон, ядро бора взаимодействовало с ним, и в результате испускалась альфа-частица, которая инонизировала газ. Электрический импульс усиливался радиосхемой. Эта камера в сочетании с источником нейтронов позволяла измерять сечение захвата графита любой марки.
В процессе работы над этой камерой произошло первое знакомство Игоря Васильевича с Алексеем Кузьмичом Кондратьевым, которому шел тогда... четырнадцатый год. Мальчишка бегал по лаборатории, подносил то одну, то другую деталь, помогал во всем старшим. Игорь Васильевич, заметив его серьезность и деловитость, заулыбался.
— Ну давай знакомиться, — протянул он руку.
Тот представился, как взрослый, даже голос звучал басовито:
— Алексей Кузьмич Кондратьев.
— Значит, Кузьмич... Ну хорошо, работай.
С тех пор с легкой руки Курчатова, так и называли его — Кузьмичом.
В лабораторию его привела работница из хозотдела — очень уж смышленый, говорит, мальчонка, да и семья нуждается сильно. К чему готовить парня, в лаборатории не знали. Когда доложили Игорю Васильевичу, тот сказал:
— Пусть будет пока на подхвате, а там увидим. Мальчик старался изо всех сил. Они впрямь был очень сообразительным, хорошо помогал специалистам, а потом и сам стал лаборантом.
Как-то Курчатов, будучи в Центральном Комитете партии, рассказал о юном работнике института. С тех пор как только он появлялся в ЦК, его обязательно спрашивали:
— Ну, как поживает Кузьмич?
— Кузьмич растет, как и наше дело, — отвечал обычно Курчатов.
...Первые же замеры показали, что сечение захвата нейтронов в десять раз больше допустимого. Расстроенный Панасюк повторил измерения. Но приборы подтвердили прежний результат.