Принципиальная возможность практического использования ядерной энергии была осознана и начала рассматриваться советскими учёными сразу же после эпохальных открытий в области ядерной физики 1938–1939 годов. В 1939 г. вопрос о возможности осуществления ядерной цепной реакции обсуждался в СССР на IV Всесоюзном совещании по атомному ядру, состоявшемся 15–20 ноября 1939 г. в г. Харькове. В докладе по итогам указанного совещания И.М. Франк отметил, что расчёты возможности осуществления цепной реакции „производились целым рядом исследователей, и, в частности, французские исследователи — Жолио, Перрен и другие пришли к выводу, что такая реакция возможна, и, следовательно, мы стоим на грани практического использования внутриатомной энергии“ [1, с. 80]. В июне 1940 г. В.И. Вернадский и В.Г. Хлопин писали: „Открытие в 1939 году явления деления ядра атома урана под действием нейтронов, сопровождающегося выделением огромных количеств энергии, и особенно тот факт, что процесс этот порождает возникновение новых нейтронов в количестве, превосходящем то, которое необходимо для того, чтобы его вызвать, впервые вплотную поставили вопрос о возможности использования внутриатомной энергии для нужд человечества“ [1, с. 113]. В проекте письма на имя заместителя председателя Совета Народных Комиссаров (СНК) СССР Н.А. Булганина от 12 июля 1940 г. В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман и В.Г. Хлопин отмечали, что на пути технического использования внутриатомной энергии „стоит ещё ряд очень больших трудностей и потребуется проведение большой научно-исследовательской работы, однако, как нам кажется, трудности эти не носят принципиального характера. Нетрудно видеть, что если вопрос о техническом использовании внутриатомной энергии будет решён в положительном смысле, то это должно в корне изменить всю прикладную энергетику. Важность этого вопроса вполне сознаётся за границей, и по поступающим оттуда сведениям в Соединённых Штатах Америки и Германии лихорадочно ведутся работы, стремящиеся разрешить этот вопрос, и на эти работы ассигнуются большие средства… Мы полагаем, что уже сейчас назрело время, чтобы правительство, учитывая важность решения вопроса о техническом использовании внутриатомной энергии, приняло ряд мер, которые обеспечили бы Советскому Союзу возможность не отстать в разрешении этого вопроса от зарубежных стран“ [1, с. 121].
Мнение учёных, изложенное в цитированном документе, было поддержано Президиумом АН СССР и доведено в сентябре 1940 г. до сведения аппарата ЦК ВКП(б), а в начале 1941 г. с предложением о необходимости организации работ по использованию атомной энергии в военных целях к Народному комиссару обороны СССР С.К. Тимошенко обратился В.А. Маслов [1, с. 141 –142, 224–225]. Однако специальных правительственных решений по проблеме использования атомной энергии путём осуществления ядерной цепной реакции в 1940–1941 гг. в СССР принято не было. Работы в этом направлении координировались решениями Президиума АН СССР и созданной 30 июля 1940 г. Президиумом АН СССР Комиссии по проблеме урана под председательством В.Г. Хлопина [1, с. 127–128].
Заслуживает внимания сделанное ещё в 1940 г. высказывание члена Урановой комиссии А.Ф. Иоффе о наилучшей, по его мнению, кандидатуре для руководства проблемой урана. Отвечая на запрос секретаря Президиума АН СССР П.А. Светлова о состоянии проблемы использования внутриатомной энергии, А.Ф. Иоффе в записке от 24 августа 1940 г. отметил, что „возможность технического использования энергии урана нельзя считать исключённой при настоящем состоянии наших знаний“ и что „основными специалистами, к которым прежде всего следует обратиться, являются И.В. Курчатов (ЛФТИ) и его сотрудники Флёров и Петржак, Зельдович и Харитон (ЛИХФ)… Общее руководство всей проблемой в целом следовало бы поручить И.В. Курчатову как лучшему знатоку вопроса, показавшему на строительстве циклотрона выдающиеся организационные способности“ [1, с. 135].
Хотя сам А.Ф. Иоффе и большинство других советских учёных не считали перед войной практическое использование атомной энергии возможным в ближайшей перспективе, ряду из них с самого начала было ясно, что речь при положительных результатах работ будет идти не только о мирном, но и о военном, взрывном, использовании деления ядер.
Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон в опубликованной в 1940 г. статье „Кинетика цепного распада урана“ [2] следующим образом описали условия, необходимые для осуществления ядерного взрыва: „Взрывное использование цепного распада требует специальных приспособлений для весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область и уменьшения естественной терморегулировки“. Они высказали предположение о том, что в результате применения тех или иных мер (среди этих мер Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон назвали обогащение урана изотопом урана-235.) может оказаться возможным „создание условий цепного распада урана посредством разветвляющихся цепей, при котором сколь угодно слабое облучение нейтронами приведёт к мощному развитию цепной реакции и макроскопическим эффектам“. Они отметили огромную скорость экспоненциального роста концентрации нейтронов в такой системе при большой надкритичности (увеличение в е раз за время 10–7 с) и связанные с этим, по их мнению, трудности: „При столь бурном развитии цепного распада мы не вправе более отвлекаться от рассмотрения создания самих сверхкритических условий, при которых цепной распад только и возможен. Время проведения процессов, осуществляющих переход критических условий, например время сближения двух урановых масс, каждая из которых в отдельности находится в докритической в отношении цепного распада области, вряд ли удастся сделать хотя бы сравнимым со временем разгона реакции“. Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон подчеркнули, что „кинетика развития цепного развала является решающей для суждения о тех или иных путях практического, энергетического или взрывного использования распада урана“.
Сформулированные Я.Б. Зельдовичем и Ю.Б. Харитоном условия для осуществления ядерного взрыва — достижение „весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область“ — стимулировали поиск практических путей реализации этих условий, несмотря на то, что их собственная оценка возможности эффективного решения задачи из-за необходимости преодоления видимых ими при этом больших трудностей, как это следует из текста статьи, была достаточно осторожной.
В октябре 1940 г. В.А. Маслов и B.C. Шпинель подали в Бюро изобретений Народного комиссариата обороны СССР секретную заявку на изобретение „Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества“ [1, с. 193]. Ссылаясь на статью Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона [2], они писали в заявке, что „проблема создания взрыва в уране сводится к созданию за короткий промежуток времени массы урана в количестве, значительно большем критического. Осуществить это мы предлагаем путём заполнения ураном сосуда, разделённого непроницаемыми для нейтронов перегородками таким образом, что в каждом отдельном изолированном объёме — секции — сможет поместиться количество урана меньше критического. После заполнения такого сосуда стенки при помощи взрыва удаляются и вследствие этого в наличии оказывается масса урана значительно больше критической. Это приведёт к мгновенному возникновению уранового взрыва“. В заявке в качестве материала перегородок было предложено применять взрывчатые вещества. По мнению авторов, при этом могли быть созданы условия, предотвращающие разброс урана до возникновения цепной реакции. Несмотря на очевидную несостоятельность предложения В.А. Маслова и B.C. Шпинеля, их заявка представляет интерес как первая в СССР заявка с претензией на изобретение конструкции атомной бомбы. Вероятно поэтому отделом изобретательства Министерства вооруженных сил 7 декабря 1946 г. было принято решение о выдаче по рассматриваемой заявке В.А. Маслова и B.C. Шпинеля авторского свидетельства, несмотря на то, что отзывы на эту заявку, относившиеся ещё к 1941 г., были, по существу, отрицательными [1,с. 195–196].
В заключении Научно-исследовательского химического института Народного комиссариата обороны СССР (НИХИ НКО СССР) на заявку говорилось: „Авторы предлагают взрывать промежутки между урановыми блоками, достигая таким образом быстрого создания сверхкритической массы урана. Однако в статье Харитона и Зельдовича [2], которая цитируется авторами предложения, указывается целый ряд факторов, тормозящих взрыв всей массы и весьма важных вблизи критических условий (расходование урана, появление новых ядер, задержка в выделении части нейтронов, тепловое расширение и прочее). Существенно, что некоторые тормозящие факторы возникают с такой же скоростью, как и взрыв урана. Поэтому одновременно весь блок не взорвётся. Если выделившееся количество тепла не успеет распространиться и произведет разрушение бомбы на части, то отдельные части уже будут подкритическими и не взорвутся…“ [1, с. 220–221]. Обращает на себя внимание то, что выраженное в отзыве сомнение в возможности получения ядерного взрыва относилось скорее не к конкретной предложенной В.А. Масловым и B.C. Шпинелем конструкции, а имело более общий характер и отражало восприятие авторами отзыва самой статьи Я.Б. Зельдовича и Ю.Б. Харитона [2].
Заключение В.Г. Хлопина от 17 апреля 1941 г. на рассматриваемую заявку В.А. Маслова и B.C. Шпинеля также не содержало анализа конкретной конструкции и выражало предвоенную позицию многих советских учёных, о которой уже упоминалось выше. В этом заключении В.Г. Хлопин писал: „Положение с проблемой урана в настоящее время таково, что практическое использование внутриатомной энергии, которая выделяется при процессе деления его атомов под действием нейтронов, является более или менее отдалённой целью, к которой мы должны стремиться, а не вопросом сегодняшнего дня… Следует относительно… заявки сказать, что она в настоящее время не имеет под собой реального основания“ [1, с. 228]. В то же время В.Г. Хлопин отмечал, что „До настоящего времени нигде в мире ещё экспериментально осуществить … цепную реакцию распада урана не удалось, однако, по поступающим к нам сведениям, над этим вопросом усиленно работают в США и Германии. У нас такого рода работы тоже ведутся и их крайне желательно всячески форсировать…“ [1, с. 228]. Далее в своём заключении В.Г. Хлопин подчёркивал, что даже если бы и удалось осуществить цепную реакцию деления урана, то выделяющуюся при этом весьма большую энергию „целесообразнее было бы использовать для приведения в действие двигателей, например, для самолётов или других целей, нежели взамен взрывчатых веществ. Тем более, что общее количество урана, добываемого во всём мире, очень невелико порядка 250–275 тонн в год. У нас же в Союзе в настоящий момент добыча его совсем ничтожна на 1941 г. запроектировано получение солей урана всего в количестве около 0,5 тонны“ [1, с. 229].
Тревогой за состояние работ по проблеме урана в СССР пронизаны записи в дневнике В.И. Вернадского, относящиеся к 1941 г. [1, с. 229–232]. Он резко осудил решение о прекращении работ на Табошарском месторождении урана и предпринял все возможные меры для отмены этого решения. В.И. Вернадский писал, что физики „направляют все усилия на изучение атомного ядра и его теории, и здесь (например, Капица, Ландау) делается много важного — но жизнь требует рудно-химического направления“ (записи от 16 мая и 18 июня). 1 июня 1941 г. В.И. Вернадский сделал следующую запись: „Сейчас поставлена проблема урана как источника энергии — реальной, технической, которая может перевернуть всю техническую мощь человечества… Но у нас идут споры — физики направляют внимание на теорию ядра, а не на ту прямую задачу, которая стоит перед физико-химиками и геохимиками, — выделение изотопа-235 из урана. Здесь нужно идти теорией, немедленно проверяя опытом…“.
К данной В.И. Вернадским характеристике состояния исследований в области ядерной физики в СССР в предвоенный период следует добавить, что советскими физиками в это время были выполнены блестящие экспериментальные работы, позволившие получить результаты фундаментального характера.
К числу наиболее ярких довоенных достижений советских учёных в области ядерной физики, имевших непосредственное отношение к проблеме осуществления ядерной цепной реакции деления взрывного характера, следует назвать открытие К.А. Петржаком и Г.Н. Флёровым спонтанного деления урана, сопровождающегося вылетом нейтронов [3, 4].
Текст свернут. нажмите + чтобы посмотреть
Принципиальная возможность практического использования ядерной энергии была осознана и начала рассматриваться советскими учёными сразу же после эпохальных открытий в области ядерной физики 1938–1939 годов. В 1939 г. вопрос о возможности осуществления ядерной цепной реакции обсуждался в СССР на IV Всесоюзном совещании по атомному ядру, состоявшемся 15–20 ноября 1939 г. в г. Харькове. В докладе по итогам указанного совещания И.М. Франк отметил, что расчёты возможности осуществления цепной реакции „производились целым рядом исследователей, и, в частности, французские исследователи — Жолио, Перрен и другие пришли к выводу, что такая реакция возможна, и, следовательно, мы стоим на грани практического использования внутриатомной энергии“ [1, с. 80]. В июне 1940 г. В.И. Вернадский и В.Г. Хлопин писали: „Открытие в 1939 году явления деления ядра атома урана под действием нейтронов, сопровождающегося выделением огромных количеств энергии, и особенно тот факт, что процесс этот порождает возникновение новых нейтронов в количестве, превосходящем то, которое необходимо для того, чтобы его вызвать, впервые вплотную поставили вопрос о возможности использования внутриатомной энергии для нужд человечества“ [1, с. 113]. В проекте письма на имя заместителя председателя Совета Народных Комиссаров (СНК) СССР Н.А. Булганина от 12 июля 1940 г. В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман и В.Г. Хлопин отмечали, что на пути технического использования внутриатомной энергии „стоит ещё ряд очень больших трудностей и потребуется проведение большой научно-исследовательской работы, однако, как нам кажется, трудности эти не носят принципиального характера. Нетрудно видеть, что если вопрос о техническом использовании внутриатомной энергии будет решён в положительном смысле, то это должно в корне изменить всю прикладную энергетику. Важность этого вопроса вполне сознаётся за границей, и по поступающим оттуда сведениям в Соединённых Штатах Америки и Германии лихорадочно ведутся работы, стремящиеся разрешить этот вопрос, и на эти работы ассигнуются большие средства… Мы полагаем, что уже сейчас назрело время, чтобы правительство, учитывая важность решения вопроса о техническом использовании внутриатомной энергии, приняло ряд мер, которые обеспечили бы Советскому Союзу возможность не отстать в разрешении этого вопроса от зарубежных стран“ [1, с. 121].
Ответить с цитированием