Уран и плутоний для бомбы

От Фукса, и независимо от него также и от Понтекорво, в 1945 году были получены подробные описания и чертежи плутониевой бомбы того типа, которая была взорвана над Нагасаки. Но в СССР в это время производство плутония еще не начиналось. Небольшой экспериментальный реактор, который был построен в 1946 году в Лаборатории № 2, использовал трофейный уран. Промышленный реактор требовал 150 тонн урана. В конце 1945 года возобновили работу Яхимовские урановые рудники в Чехословакии, известные с начала века, и в Восточной Германии. Для эксплуатации немецких рудников в Саксонии было создано советское акционерное общество «Висмут». К работе на этих рудниках привлекли немцев, интернированных на Балканы, и немецких военнопленных.

В 1946 году были найдены месторождения урана в различных районах Советского Союза. Разработка месторождений урана, особенно в отдаленных местах, является очень трудной задачей. Первые партии отечественного урана стали поступать лишь в 1947 году из построенного в рекордно быстрые сроки Ленинабадского горно‑химического комбината в Таджикской ССР. В системе атомного ГУЛАГа этот комбинат был известен лишь как «Строительство № 665». Места разработки урана были засекречены до 1990 года. Даже рабочие на рудниках не знали про уран. Официально они добывали «спецруду», а вместо слова «уран» в документах того времени писалось «свинец» или продукт «А‑9». Месторождения урана на Колыме были бедными. Тем не менее и здесь был создан горнодобывающий комбинат и при нем лагерь Бутугычаг. Этот лагерь описан в повести Анатолия Жигулина «Черные камни», но и он не знал, что здесь добывают уран. В 1946 году урановую руду из Бутугычага отправляли на материк самолетами. Это было слишком дорого, и в 1947 году здесь была построена обогатительная фабрика.

Первый промышленный реактор и радиохимический завод «Маяк» начали строить на Урале, возле города Кыштым, в 100 километрах к северу от Челябинска. Инженерный проект реактора составлялся под руководством Николая Антоновича Доллежаля, директора Института химического машиностроения. Закладкой урана в реактор руководил лично Курчатов. Строительством всего центра, известного позже как Челябинск‑40, руководил начальник ПГУ Ванников. Объем строительства был очень большой, и здесь работали более 30 тысяч заключенных нескольких лагерей и три полка военно‑строительных частей МВД.

В 1947 году было развернуто строительство еще трех атомградов, два из них в Свердловской области; Свердловск‑44 и 45, для промышленного разделения изотопов урана, и один в Горьковской области, Арзамас‑16, предназначенный для изготовления плутониевых и урановых бомб. Научными руководителями свердловских объектов были Кикоин и Арцимович. В Арзамасе‑16 научное руководство проектами осуществляли Харитон и Щелкин. Все эти, сейчас знаменитые ученые, в конце 40‑х годов не были никому известны. Их имена были засекречены. Строительные работы шли быстрыми темпами. Главпромстрой ПГУ не жаловался на дефицит рабочей силы. Но урана не хватало. Даже в начале 1948 года первый промышленный реактор не мог быть запущен. Не хватало урана и для работы свердловских объектов. Правительственные сроки для изготовления первых атомных бомб были пропущены.

Экспериментальный реактор Ф‑1, который был успешно запущен в Лаборатории № 2 в Москве в декабре 1946 года, был крайне упрощенным и не содержал систем водного охлаждения. Это обеспечивало большую компактность расположения урановых блоков и графита как замедлителя нейтронов и при использовании природного урана, в основном вывезенного из Германии. Для начала управляемой цепной реакции оказалось достаточно около 45 тонн урана. Предполагалось, что и в этом экспериментальном реакторе можно будет получить некоторое количество плутония и изучить его свойства. Но без систем водного охлаждения экспериментальный реактор быстро перегревался и поэтому мог работать лишь очень короткими периодами.

Промышленный реактор, который проектировался в уральском центре, имел систему непрерывного водного охлаждения и достаточно сложную конструкцию. В этом случае управляемая цепная реакция начиналась лишь при 150 тоннах урана, помещаемого в особые алюминиевые каналы, в которые все время поступала вода. Основным топливом в реакторе являлся уран‑235. Нейтроны, выделяющиеся при распаде ядер этого изотопа при столкновении с ядром урана‑238, преобразовывали некоторые из них в элемент с массой 239. Это и был плутоний, из которого после его выделения изготовлялся заряд атомной бомбы. Критическая масса у плутония примерно в десять раз меньше, чем у урана‑235.

Курчатов планировал, что при завершении строительства промышленного реактора те 45 тонн урана, которые были заложены в экспериментальный реактор в Москве, можно будет использовать в промышленном реакторе. В 1946 году ни Курчатов, ни его коллеги не знали, что распад ядер урана‑235 под действием мощных нейтронных потоков идет не с образованием нескольких новых осколочных элементов, бария и других, а с образованием около двухсот разных изотопов, большинство из которых были неустойчивыми и радиоактивными. Именно накопление таких радиоактивных нуклидов, даже после сравнительно кратковременных запусков реактора Ф‑1, сделало его урановые блоки негодными для переплавки их в урановые блоки для промышленного реактора, имевшего другие размеры и другую форму. Завод «Электросталь», который готовил урановые блоки для отправки на Урал, не был приспособлен для переплавки урана, уже загрязненного множеством высокорадиоактивных элементов.

Накопить нужные 150 тонн урана для загрузки в промышленный реактор удалось лишь к началу 1948 года. К этому времени, однако, обнаружилось, что система разгрузки реактора, проверявшаяся до этого лишь на стенде на единичном канале, не годилась для реактора, имевшего больше тысячи каналов. Пришлось срочно разработать и изготовить новую систему разгрузки. Это задержало пуск реактора на несколько месяцев.

Испытательные пуски реактора на низких мощностях начались 8 июня 1948 года, почти на год позже, чем планировалось. 22 июня 1948 года реактор был выведен на проектную мощность в 100 тысяч кВт. Началась круглосуточная работа реактора, прерывавшаяся довольно частыми авариями. Это приводило к остановкам реактора и необходимости ремонта. Некоторые ремонтные работы производились по директивам Курчатова и Ванникова на работающем реакторе, «что приводило к загрязнению помещений, переоблучению сменного персонала и бригады ремонтников»[121].

Особенно серьезная авария произошла в конце 1948 года. В январе 1949 года реактор был остановлен на капитальный ремонт, продолжавшийся почти два месяца. Нужно было производить замену всех каналов и проводить фактическую разборку и новую сборку всего реактора. При проведении этого ремонта подверглись переоблучению несколько тысяч человек в связи с необходимостью «привлечения к этой «грязной работе» всего мужского персонала «объекта»»[122].

Весь 1948 год и почти половину 1949 года Курчатов, Ванников и Завенягин находились на Урале, решая на месте все возникавшие проблемы. Несколько раз приезжал сюда Берия. Ему нужно было давать объяснения Сталину о причинах задержки сроков изготовления атомной бомбы. Именно в 1948 году происходили решающие сражения гражданской войны в Китае. Летом 1948 года Сталин начал блокаду Западного Берлина, что вызвало наиболее серьезный послевоенный кризис между СССР и западными странами. Отсутствие атомного оружия ограничивало для Сталина возможность вести свою внешнюю политику с позиции силы.

К маю 1949 года радиохимический завод «Маяк» начал выделение плутония из «выгоревших» урановых блоков, не дожидаясь полного распада короткоживущих продуктов деления урана‑235, что обычно требует трехмесячной выдержки этих блоков под водой. Это приводило и к переоблучению радиохимиков.

По недавнему свидетельству профессора Ангелины Гуськовой, которая молодым врачом работала в 1947–1953 годах на уральском объекте, в лаборатории по выделению плутония работали в основном молодые девушки. Это была группа особого риска, и среди этих людей зарегистрировано 120 случаев лучевой болезни, которую называли «пневмосклероз плутониевый»[123].

Радиоактивные отходы плутониевого комбината «Маяк» сливали в то время в небольшую речку Теча, протекавшую через промышленную зону. Это привело к сильному загрязнению реки на десятки километров вниз по течению за пределами объекта и к большому числу радиационных заболеваний среди местного крестьянского населения.

Десять килограммов плутония, количество, заложенное в американскую бомбу, сброшенную на Нагасаки (над Хиросимой была сброшена урановая бомба), были накоплены в СССР уже в форме металла в июне 1949 года. По расчетам физиков, можно было бы провести испытательный взрыв и с половинным количеством столь дорогого вещества. Но приказ Сталина требовал делать точную копию. Экспериментировать никто не хотел.