Исследования в области ядерной физики в СССР велись уже с 1918г.
В 1937г. в
Радиевом институте (г. Ленинград) был запущенный первый в Европе циклотрон. 25
ноября 1938г. постановлением президиума Академии наук (АН) СССР была создана посто-
янно действующая комиссия по атомному ядру. В нее вошли С.Вавилов, А.Иофе,
А.Алиханов, И.Курчатов и др. (в 1940г. к ним присоединились В.Хлопин и И.Гуревич).
К этому времени ядерные исследования проводились более чем в десяти научных инсти-
тутах. В том же году при АН СССР была образована Комиссия по тяжелой воде (позднее
преобразованная в Комиссию по изотопам). В сентябре 1939г. началось строительство
мощного циклотрона в Ленинграде, а в апреле 1940г. было решено построить опытную
установку для производства примерно 15кг. тяжелой воды в год. Но из-за начавшейся
войны эти планы не были реализованы. В мае 1940г. Н. Семенов, Я. Зельдович,
Ю.Харитон (Институт химической физики) предложили теорию развития цепной ядерной
реакции в уране. В этом же году были форсированы работы по поиску новых залежей
урановых руд.
В конце 30-х - начале 40-х годов многие физики уже представляли как (в общих
чертах) должна выглядеть атомная бомба.
Идея заключается в том, чтобы достаточно
быстро сосредоточить в одном месте определенное (более критической массы) количес-
тво делящегося под действием нейтронов (с испусканием новых нейтронов) материала.
После чего в нем начнется лавинообразное нарастание числа распадов атомов - цепная
реакция с выделением огромного количества энергии – произойдет взрыв. Проблема сос-
тояла в получения достаточного количества делящегося вещества. Единственным таким
веществом, встречающимся в природе в приемлемом количестве является изотоп урана с
массовым числом (суммарное количество протонов и нейтронов в ядре) 235 (уран-235).
В природном уране содержание этого изотопа не превышает 0,71% (99,28% уран-238) к
тому же содержание природного урана в руде в лучшем случае составляет 1%. Выделе-
ние урана-235 из природного урана было достаточно сложной проблемой. Альтернативой
урану, как скоро выяснилось, был плутоний-239. В природе он практически не встре-
чается (его в 100 раз меньше чем урана-235). Получить его в приемлемой концентра-
ции возможно в ядерных реакторах при облучении нейтронами урана-238. Постройка
такого реактора представляля еще одну проблему. Третьей проблемой было то каким
образом возможно собрать в одном месте необходимую массу делящегося вещества. В
процессе даже очень быстрого сближения подкритичных частей в них начнаются реакции
деления. Выделяющаяся при этом энергия может не позволить большей части атомов
«принять участие» в процессе деления, и они разлетятся, не успев прореагировать.
В 1940г. В.Шпинель и В.Маслов из Харьковского физико-технического института
подали заявку на изобретение атомного боеприпаса на основе использования цепной
реакции самопроизвольного деления закритической массы урана-235 которая образуется
из нескольких докритических, разделенных непроницаемым для нейтронов взрывчатым
веществом уничтожаемым путем подрыва (хотя «работоспособность» такого заряда вызы-
вает большие сомнения, свидетельство на изобретение все же было получено но только
в 1946г.). Американцы для своих первых бомб (подробно об американском ядерном про-
екте будет рассказано на отдельной странице сайта) предполагали использовать так
называемую пушечную схему. В ней реально использовался пушечный ствол с помощью
которого одна подкритическая часть делящегося материала выстреливалась в другую
(вскоре выяснилось что для плутония такая схема не подходит из-за недостаточной
скорости сближения),
30 июля 1940г. в АН была создана комиссия по проблеме урана. В ее состав вошли
Хлопин, В.Вернадский, Иофе, А.Ферсман, Вавилов, П.Капица, Харитон, Курчатов и др.
Однако работы в этой области еще не ставили своей целью изучение возможности созда-
ния взрывного устройства, а представляли собой научно-исследовательскую программу.
Планом работ на 1940-41гг. предусматривалось:
- исследование возможности цепной реакции на природном уране;
- уточнение физических данных, необходимых для оценок развития цепной реакции на
уране-235;
- изучение различных методов разделения изотопов урана;
- исследование возможностей получения летучих органических соединений урана;
- исследование состояния сырьевой базы урана.
В конце 1940г. Ф.Ланге, Маслов и Шпинель предложили для разделения изотопов урана
использовать ультрацентрифуги.
15 апреля 1941г. вышло постановление Совета Народных Комиссаров (СНК) о строи-
тельстве в Москве мощного циклотрона. Но после начала Великой Отечественной войны
практически все работы в области ядерной физики были прекращены. Многие физики-
ядерщики оказались на фронте или были переориентированы на другие, как тогда каза-
лось, более насущные темы. Так рядовой запаса Курчатов занимался проблемой раз-
магничивания боевых кораблей на Черном море.
В 1941г. Г.Флеров, ушедший доброволь-
цем на фронт, в простой ученической тетради делает набросок схемы устройства атом-
ной бомбы (аналогичный американской пушечной схеме). В начале апреля 1942г. он
направил Сталину письмо в котором пишет что уже 10 месяцев пытается «пробить голо-
вой стену» и привлечь внимание к ядерной проблеме. «Это письмо последнее после
которого я складываю оружие и жду, когда удастся решить эту задачу в Германии
Англии или США. Результаты будут настолько огромны, что будет не до того кто вино-
ват, что у нас в Союзе забросили эту работу…».
Письмо вряд ли возымело бы действие
(Флерова в Кремле никто не знал) если бы к тому времени не накопились агентурные
сведения о попытках Англии, США и Германии создать ядерное оружие.
С 1939г. сбором информации по ядерной проблеме занимались как ГРУ РККА, так и
1-е управление НКВД. Первое сообщение о планах создания атомной бомбы поступило от
Д.Кэрнкросса в октябре 1940г. Этот вопрос обсуждался в Британском комитете по
науке, где работал Кэрнкросс. Летом 1941г. проект «Тьюб эллойз» о создании атомной
бомбы был утвержден. К началу войны Англия была одним из лидеров в ядерных иссле-
дованиях во многом благодаря немецким ученым бежавшим сюда с приходом к власти Гит-
лера одним из них был член КПГ К.Фукс. Осенью 1941г. он отправился в Советское
посольство и сообщил что имеет важную информацию о новом мощном оружии. Для связи
с ним был выделен С.Крамер и радистка «Соня» - Р.Кучинская. Первые радиограммы в
Москву содержали сведения о газодиффузионном методе разделения изотопов урана и о
заводе в Уэльсе строящимся для этой цели. После шести передач связь с Фуксом прер-
валась. В конце 1943г. советский разведчик в США Семенов («Твен») сообщил что в
Чикаго Э.Ферми осуществил первую цепную ядерную реакцию. Информация исходила от
физика Понтекорво. В это же время по линии внешней разведки из Англии поступили
закрытые научные труды западных ученых по атомной энергии за 1940-42гг.