Из мемуаров М.Г. Первухина о решении атомной проблемы в СССР
 |
Октябрь 2001 г. «Прошло много лет с того времени, как в нашей стране началась целеустремленная, организованная научно-исследовательская конструкторская и инженерная работа по решению проблемы использования внутриядерной энергии. Многих ученых, инженеров и хозяйственных руководителей, которые начинали это большое дело, теперь, к сожалению, уже нет в живых. Давно не стало Игоря Васильевича Курчатова, который с 1942 г. и до конца своей прекрасной жизни был научным руководителем научно-исследовательских работ по атомной проблеме. Давно нет в живых академика В.Г. Хлопина, под руководством которого были разработаны многие важные вопросы радиохимии урана, технологические процессы получения плутония из облученного в ядерных реакторах урана. Умерли талантливые инженеры, хозяйственные руководители: Борис Львович Ванников, Авраамий Павлович Завенягин, Вячеслав Алексеевич Малышев, Павел Михайлович Зернов, под непосредственным руководством которых разрабатывались первые проекты ядерных реакторов, диффузионных машин и другое оборудование, а также создавались предприятия атомной промышленности. Ряды первых атомщиков сильно поредели. Свидетелей зарождения атомной промышленности в СССР осталось не много. Поэтому небезынтересно будет рассказать о том, как были организованы у нас работы по решению атомной проблемы, правильно осветить факты, которые еще сохранились у меня в памяти и о которых многие, как я полагаю, ничего не знают. Ведь известно, что круг людей, которые знают всю историю зарождения атомной промышленности в СССР, очень небольшой. Мне посчастливилось принимать непосредственное участие в организации работ по решению атомной проблемы с самых первых дней.
Помню хорошо, как в тяжелые дни войны, осенью 1942 г. меня вызвал В.М. Молотов и поручил ознакомиться со сборником статей иностранных ученых о работах по ядерной физике, переведенных на русский язык. В статьях освещались теоретические вопросы возможности получения цепной ядерной реакции в уран-графитовом реакторе и методы разделения изотопов урана диффузионным и электромагнитным способами. Ознакомившись с этим материалом, через несколько дней я зашел к В.М. Молотову и рассказал ему о его содержании. По моему мнению, сказал я, речь идет об очень важных работах в области физики атомного ядра. Далее добавил, что как инженер-электрик я всегда интересовался физикой, и, в частности, строением атома, однако не физик и поэтому не могу дать окончательного компетентного заключения о прочитанных материалах. Поэтому считаю необходимым поручить группе ученых-физиков ознакомиться с работами иностранных ученых и высказать мнение. В.М. Молотов со мной согласился и поручил подобрать такую группу ученых. Это поручение было вызвано тем, что в ЦК КПСС и Правительство поступили предложения от советских ученых о необходимости возобновить исследования по ядерной физике, прекращенные с началом войны.
Из физических институтов я больше всего знал Ленинградский физико-технический институт Академии наук и был лично знаком с директором института академиком А.Ф. Иоффе. Мне было известно, что в этом институте велись работы в области атомной физики. За несколько лет до войны А.Ф. Иоффе обращался ко мне с просьбой поручить заводу "Электросила" изготовить циклотрон, спроектированный институтом. Этот первый циклотрон был изготовлен и закончен монтажем за несколько дней до начала войны. Посоветовавшись с товарищами, знавшими состав научных работников-физиков, я решил переговорить с И.В. Курчатовым, А.И. Алихановым и И.К. Кикоиным. К сожалению, в Москве их не было, т.к. с началом Отечественной войны Ленинградский физико-технический институт был частично эвакуирован в тыл страны. Многие научные работники вступили в ряды Красной Армии, чтобы с оружием в руках защищать свою Родину. Другие работали в разных местах, выполняя специальные задания, связанные с обороной страны. И.В. Курчатов вместе с А.П. Александровым занимался защитой военных кораблей от магнитных мин, поэтому находился в расположении военного флота. Прошло немало дней, прежде чем удалось встретиться с названными учеными и переговорить по интересующему меня вопросу. И.В. Курчатов, А.И. Алиханов и И.К. Кикоин рассказали мне, что над изучением проблемы расщепления атомного ядра в Советском Союзе велись до войны довольно активные научно-исследовательские и экспериментальные работы в ряде физических институтов. Обнаруженные в 1938-1939 гг. знаменитыми французскими физиками Ирен и Фредериком Жолио-Кюри, а вслед за ними учеными других стран, явления расщепления ядра атома урана под воздействием потока нейтронов послужили мощным толчком к проведению в широких размерах во многих странах научно-исследовательских экспериментов по изучению этого нового открытия в ядерной физике. Проводя эти эксперименты, итальянский физик Энрико Ферми установил, что ядра урана-235 наиболее эффективно расщепляются потоком нейтронов, прошедших через углеводородную среду (парафин), т.е. замедленными или, как их иначе называют, тепловыми нейтронами.
В Советском Союзе И.В. Курчатов, Л.И. Русинов, Г.Н. Флеров, В.Г. Хлопин проводили до войны опыты по изучению этого нового явления. В 1940 г. Г.Н. Флеров (ныне академик) вместе с К.А. Петржаком и Л.И. Русиновым обнаружили спонтанное (самопроизвольное) деление урана. Это открытие имело очень важное значение для разработки теории цепной реакции. В Ленинградском физико-техническом институте до июня 1941 г. были рассмотрены следующие возможные схемы цепных реакций под воздействием нейтронов: реакция в обычном металлическом уране; реакция в металлическом уране-235, реакция в смеси из обычного урана и воды; реакция в смеси из природного урана и тяжелой воды: реакция в смеси природного урана и углерода. Проведенные расчеты показали, что цепная реакция и взрыв металлического блока из обычного урана невозможны. В то же время расчеты показали, что в металлическом уране-235 можно осуществить цепную реакцию, которая при определенных условиях может закончиться взрывом исключительной силы. Цепную реакцию в смеси природного урана с обычной водой можно осуществить, если несколько обогатить уран его изотопом-235, ввиду большого поглощения нейтронов водой. Цепная реакция в смеси природного урана с углеродом или природного урана с тяжелой водой более вероятна, чем в предыдущей системе с простой водой.
Однако на пути осуществления цепной реакции в уране стоят большие трудности, а именно необходимо иметь большое количество металлического урана, создать надежные методы разделения изотопов урана, чтобы иметь уран, обогащенный изотопом-235, разработать методы получения концентрированной тяжелой воды, получить в больших количествах графит сверхвысокой чистоты. Кроме того. необходимо поставить широкие опыты по изучению физических свойств урана при различной его плотности и много других экспериментов.
На основании открытий, исследований заграничных и советских физиков высказываются предположения о возможности осуществления мгновенной цепной реакции с выделением громадной энергии, т.е. создания нового вида оружия. Однако, сказали мне наши ученые, они не знают о результатах исследований, достигнутых иностранными физиками в последние годы, т.к. с конца 1939 г. прекратились открытые публикации о работах в области ядерной физики. Это обстоятельство их сильно беспокоит. В руках фашистов может оказаться новое оружие страшной силы. Учитывая вышесказанное, условились, что И.В. Курчатов, А.И. Алиханов и И.К. Кикоин напишут записку в Правительство, в которой предложат организовать немедленное возобновление у нас широких научно-исследовательских работ по ядерной физике, по разделению изотопов урана и осуществлению цепной реакции в различных системах с ураном. Записку наших ученых я передал в Политбюро ЦК КПСС. Вскоре мне было поручено, вместе с И.В. Курчатовым и другими учеными, разработать мероприятия по организации научно-исследовательских работ в области ядерной физики для решения вопросов использования внутриатомной энергии в мирных и военных целях.
Поставить эти работы в необходимых масштабах было тогда весьма трудно, ибо наша страна переживала тяжелый период войны. Все силы народа были мобилизованы на то, чтобы разгромить фашистские полчища и очистить нашу Родину от гитлеровских оккупантов. Многие научно-исследовательские институты Москвы, Ленинграда, Киева и Харькова были эвакуированы на Восток, где не имели необходимых условий для продолжения их деятельности в прежнем объеме. Несмотря на эти трудные условия, И.В. Курчатов, А.И. Алиханов, И.К. Кикоин и другие ученые, привлеченные в дальнейшем к этому делу, с горячим желанием, энергией и сознанием большой ответственности перед Родиной взялись за организацию научно-исследовательских работ в области ядерной физики, радиохимии и в других смежных отраслях науки.
По нашим предложениям было принято 11 февраля 1943 года специальное решение (№ 2872сс) Государственного Комитета Обороны, в котором поручалось организовать научно-исследовательские работы по использованию атомной энергии. Научное руководство всеми работами было поручено И.В. Курчатову, а на меня была возложена обязанность повседневно следить за этими работами и оказывать всестороннюю помощь. В то время я был Заместителем Председателя Совнаркома СССР и Наркомом химической промышленности. Кроме того, И.В. Курчатову вместе с другими было дано задание подготовить докладную записку о возможности и сроках создания атомной бомбы.
Прежде всего, необходимо было создать научно-исследовательский центр для проведения этих работ. Было решено организовать в Москве специальную лабораторию, которой было присвоено название Лаборатория № 2, начальником которой был назначен И.В. Курчатов. Подыскивая необходимые помещения, мы с Игорем Васильевичем осмотрели недостроенные здания Института экспериментальной медицины в Покровском-Стрешневе. В одном из корпусов, подведенных под крышу, было решено организовать основную лабораторию по ядерной физике. В течение, примерно, года этот корпус был закончен строительством и оборудован необходимой аппаратурой. Вся территория бывшего Института экспериментальной медицины была закреплена за лабораторией И.В. Курчатова. В соседнем здании, которое позднее также было достроено, была создана лаборатория по диффузионным методам разделения изотопов урана, руководство которой было поручено И. К. Кикоину. Позднее к работам по атомной проблеме был привлечен академик Л.А. Арцимович, который взялся за разработку электромагнитного способа разделения изотопов урана. В решение этой задачи вскоре активно включился профессор Д.В. Ефремов, который был тогда заместителем наркома электротехнической промышленности.
После того, как были проведены подготовительные работы по организации Лаборатории № 2, мы доложили правительству о дальнейшем плане деятельности Лаборатории. Рассмотрев эти вопросы, Государственный Комитет Обороны принял 8 апреля 1944 г. постановление (№ 5582сс), которым был утвержден план работы Лаборатории № 2 на 1944 г. В решении было также дано задание промышленности об организации производства шестифтористого урана для проведения опытов по разделению изотопов урана диффузионным и электромагнитным способами. Кроме того, было поручено разработать методы и организовать производство тяжелой воды для создания опытного атомного реактора.
В плане работ лаборатории по предложению И.В. Курчатова было намечено сооружение опытного физического уран-графитового реактора. Этот реактор был необходим как для того, чтобы проверить экспериментально теоретические расчеты возможности получения цепной ядерной реакции, так и для изучения физических свойств урана-235, 238, плутония и других трансурановых элементов. По предварительным расчетам Игоря Васильевича, для осуществления в реакторе цепной реакции необходимо было иметь около 100 тонн природного урана в виде чистого металла или солей урана. Чтобы разобраться в вопросе ресурсов урана в нашей стране, мы с Игорем Васильевичем вызвали в Москву директора Института радиохимии Академии наук проф. В.Г. Хлопина. Он рассказал нам, что в Средней Азии есть один рудник цветной металлургии, на котором добываются урановые руды для целей изготовления светящихся красок. По сообщению Наркомата цветной металлургии, к которому мы обратились, разведанные запасы урановых руд незначительны и, чтобы получить 100 тонн урана, необходимо было провести большие горные работы на руднике, а также соорудить установки по обогащению руды.
Мы доложили Правительству о необходимости проведения срочных работ по разведке урановых месторождений и организации добычи урана в больших масштабах. Рассмотрев наши предложения по этому вопросу, ГКО 8 апреля 1944 г. принял специальное решение (№ 5585) о развитии геологоразведочных работ по выявлению новых месторождений урана в нашей стране. Наркомату цветной металлургии поручалось принять меры по добыче в короткий срок на действующем руднике первой партии урана в количестве 100 тонн. Впоследствии на этом руднике были разведаны дополнительные запасы урана, построены новые горные сооружения и расширена добыча и обогащение урана. По заданию Правительства советские геологи в последующие годы разведали и открыли много новых месторождений урана на территории нашей страны.
Следующим элементом, который был необходим для сооружения атомного реактора, является графит высокой чистоты. Для его получения мы обратились к заводам, производящим графитовые электроды. За это дело взялся Московский электродный завод Министерства цветной металлургии, который с помощью лаборатории И.В. Курчатова разработал технологию получения графита сверхвысокой чистоты. На этом же заводе был построен цех для выпуска графитовых блоков уран-графитового реактора. Надо сказать, что эта задача была решена блестяще и в короткие сроки. Было намечено также создание атомного реактора с тяжелой водой в качестве замедлителя. Научное руководство этой работой было поручено А.И. Алиханову. Для сооружения опытного реактора этого типа надо было организовать производство тяжелой воды. К решению этой задачи были привлечены научно-исследовательские химические институты Наркомата химической промышленности, наркомом которого я был в то время, и институты Академии наук. Были изучены и проведены техно-экономические сравнения нескольких методов получения тяжелой воды: электролитический, изотопного обмена и другие. Первое промышленное производство тяжелой воды было организовано на одном из заводов азотных удобрений, получающих водород путем электролиза воды. С этой задачей наша химическая промышленность справилась в сравнительно короткий срок. Началось накопление необходимого количества концентрированной тяжелой воды. Метод получения тяжелой воды электролитическим способом был разработан инженером-химиком Л.М. Якименко, который и руководил на заводе работами по производству тяжелой воды. Большую работу по исследованию цепной реакции в системе "уран - тяжелая вода" провел коллектив ученых и инженеров под руководством академика А.И. Алиханова. Для проведения этих работ был организован новый институт по ядерной физике, которым до конца своей жизни руководил А.И. Алиханов. По предложению Игоря Васильевича, группе ученых - физиков и химиков - было поручено изучение физических и химических свойств урана, разработка методов мгновенного получения критической массы урана-235, при которой происходит ядерный взрыв. Эти талантливые ученые и конструкторы, не имея в своем распоряжении ни миллиграмма чистого урана-235 или плутония, начали теоретические и экспериментальные работы по определению критической массы. Они провели колоссальную подготовительную работу, которая позволила через несколько лет, когда мы стали располагать необходимыми количествами урана-235 и плутония-239, создать эффективную конструкцию атомной бомбы.
В мае 1944 года мы с Игорем Васильевичем написали в Политбюро ЦК (И.В. Сталину) записку, в которой коротко осветили положение с работами по атомной проблеме и высказали тревогу относительно медленного разворота работ. Чтобы форсировать научно-исследовательские, конструкторские работы, а также создание предприятий атомной промышленности, необходимо было принять чрезвычайные меры, чтобы поставить все эти работы в самые благоприятные и преимущественные условия. Мы предложили создать в Правительстве специальный комитет под руководством одного из членов Политбюро - Заместителя Председателя СНК СССР. Это необходимо было сделать еще и потому, что я был освобожден от обязанностей Заместителя Председателя СНК СССР в связи с большими задачами, стоящими перед химической промышленностью по восстановлению разрушенных предприятий, и поэтому не мог оказывать должную помощь лаборатории И.В. Курчатова в решении текущих оперативных вопросов. Наше предложение было принято, такой комитет был создан (постановление № 9887 от 20. VIII. 1945 г.), в который вошли: И.В. Курчатов, Б.Л. Ванников, А.П. Завенягин, М.Г. Первухин; секретарем комитета был утвержден В.И. Махнев. Затем было организовано 1-е Главное Управление (по вопросам атомной промышленности). Начальником Главка был утвержден Б.Л. Ванников, который в то время был Наркомом промышленности боеприпасов, на первое время без освобождения от этих обязанностей. Заместителем Начальника первого Главка был назначен А.П. Завенягин. Позднее были утверждены заместителями начальника первого Главка П.Я. Антропов и А.Н. Петросьянц, в 1947 г. я также был назначен Заместителем начальника Главка, по совместительству оставаясь Министром химической промышленности. Было создано также Специальное управление по строительству атомных предприятий и научно-исследовательских организаций, начальником которого много лет был генерал А.Н. Комаровский, являясь одновременно заместителем начальника первого Главка.
При Специальном комитете были созданы: научный совет под председательством Б.Л. Ванникова и технический совет под моим руководством. Вскоре оба совета были (постановление СНК от 10.XII. 1946 г. № 3061-915сс) объединены под председательством Б.Л. Ванникова. Заместителями председателя научно-технического совета были утверждены: И.В. Курчатов, М.Г. Первухин, В.А. Малышев и А.П. Завенягин. В состав научно-технического совета пошли: А. И. Алиханов, И.К. Кикоин, B.C. Емельянов, С.Л. Соболев. Позднее в совет пошли: А.П. Александров, М.Г. Мещеряков, В.Г. Хлопин, И.Ф. Тевосян. Ученым секретарем был Б.А. Поздняков. Для разработки отдельных проблем в научно-техническом совете были образованы четыре секции:
по атомным реакторам (председатель - М.Г. Первухин);
по диффузионному способу разделения урана (председатель - В.А. Малышев);
по электромагнитному способу разделения урана (председатели - П.Г. Кабанов и Д.В. Ефремов);
по металлургии и химии (председатель - B.C. Емельянов).
Научными руководителями были утверждены:
И.В. Курчатов - по уран-графитовым атомным реакторам;
А.И. Алиханов - по реакторам уран-тяжелая вода;
Л.A. Арцимович - по электромагнитному способу разделения урана;
И.К. Кикоин - по диффузионному способу разделения урана.
По заданию Специального комитета научно-технический совет и первое Главное управление разработали большую программу создания научно-исследовательских, конструкторских и проектных организаций для разработки различных разделов атомной проблемы. Несколько позднее была разработана программа строительства заводов атомной промышленности, а именно: завода с атомными реакторами для получения плутония, диффузионного завода по производству урана-235, а также электромагнитной установки. В Госплане СССР был создан Специальный отдел, которым руководил Заместитель Председателя Госплана Н.А. Борисов, для подготовки и планирования материально-технического обеспечения работ по атомной промышленности.
К работам по атомной проблеме было привлечено большое количество ученых - физиков, химиков, металлургов, биологов. Почти все институты Академии наук трудились над разрешением отдельных задач, связанных с атомной проблемой. Привлечены к этому были и многие промышленные институты: химической промышленности, цветной металлургии, энергетики, авиационной промышленности, вооружения и других отраслей. В результате громадных усилий ученых, инженеров, конструкторов, работавших под непосредственным руководством И.В. Курчатова, на территории Лаборатории № 2 был сооружен первый физический атомный урано-графитовый реактор. В течение нескольких месяцев шла напряженная работа по сборке этого реактора. Наконец наступил решающий момент 25 декабря 1946 г. - реактор был пущен. В этот день впервые в нашей стране была воспроизведена цепная ядерная реакция.
Это был незабываемый момент. И.В. Курчатов как ученый, как советский человек, торжествовал. Мы все вместе с ним с большой радостью встретили этот первый решающий успех наших ученых в решении атомной проблемы. Все мероприятия по развитию научно-исследовательских работ в этой области ядерной энергетики и созданию атомной промышленности рассматривались Специальным комитетом и докладывались Политбюро ЦК, лично И.В. Сталину. Когда о пуске физического реактора было доложено И.В. Сталину, он с большим пристрастием расспрашивал И.В. Курчатова и всех нас, принимавших участие в этом деле, о значении этого события. Убедившись в достоверности наших сообщений, он предложил держать этот факт в самом строгом секрете, чтобы заграничная разведка об этом достижении СССР "не разнюхала", как он выразился.
Здесь уместно напомнить о таком факте. На Потсдамской конференции в 1945 г. президент США Трумэн, желая показать превосходство своей страны, сообщил И.В. Сталину о том, что американцы провели испытание первой атомной бомбы. По рассказам очевидцев, И.В. Сталин, к удивлению Трумэна, никак не отреагировал на это сообщение. Это вполне понятно, ибо он был хорошо информирован об успешном ходе работ по созданию атомной бомбы в СССР.
Значение пуска физического реактора было велико не только в чисто научном отношении - осуществлена цепная ядерная реакция. Пуск реактора вселил уверенность в работе у всех ученых, инженеров, конструкторов, которые работали над атомной проблемой. Он подтвердил, что мы стоим на правильном пути в решении этого вопроса. Это было очень важно, ибо среди привлеченных к атомным делам специалистов не все были уверены в положительном результате наших усилий. После этого события все работы пошли гораздо успешнее и быстрее. В системе первого Главного управления были организованы специальные конструкторские и проектные институты для разработки конструкций атомных реакторов, диффузионных машин, технологических процессов и конструкций атомной бомбы. Для разработки проектов промышленных атомных реакторов были созданы два конструкторских бюро: одно под руководством профессора, ныне академика Н.А. Доллежаля, второе - под руководством инженера-конструктора паровых котлов Б.Н. Шелковича.
Проектные институты в короткий срок разработали проекты первых атомных предприятий. Созданные для специальных целей мощные строительные организации развернули строительство атомных заводов, которые росли не по дням, а по часам.
Под непосредственным руководством А.П. Завенягина, Е.П. Славского были созданы предприятия по добыче урана, организовано изготовление металлических урановых блочков, которые были необходимы для атомного реактора. В секции по атомным реакторам шли жаркие, ежедневные дискуссии по поводу выбора варианта конструкции промышленного реактора. После долгих обсуждений предпочтение было отдано уран-графитовому вертикальному реактору. Был разработан также проект горизонтального уран-графитового реактора. Были взвешены все "за" и "против" в отношении каждого варианта, и мы все признали небольшие преимущества вертикального реактора. Как показала жизнь, наш выбор был правильным. Все построенные уран-графитовые реакторы, включая первый промышленный (мощностью 100 тыс. кВт по теплу), оказались вполне надежными в работе и перекрыли все проектные показатели. Конструкторское бюро проф. Н.А. Доллежаля приступило к разработке технического проекта, а затем рабочих чертежей уран-графитового реактора. Параллельно продолжались работы по составлению технического проекта горизонтального уран-графитового реактора в конструкторском бюро Б.Н. Шелковича. Эта параллельная работа велась для того, чтобы глубже проработать все узлы конструкции и. кроме того, на всякий непредвиденный случай иметь проект горизонтального реактора. Большое внимание было нами уделено выбору материалов и конструктивному решению почти каждого элемента реактора. Мы все понимали, насколько высока была наша ответственность перед партией и народом за правильное решение того или иного технического вопроса. Нам было отведено слишком короткое время, чтобы иметь возможность потом дорабатывать конструкцию после выпуска ее первых типов. Мы понимали, что реакторы должны сразу начать работать надежно и вырабатывать продукцию. Советский Союз не мог мириться с монопольным положением США в отношении ядерного оружия. Все ученые, конструкторы, инженеры, рабочие, занятые в создании атомной промышленности, понимали это очень хорошо, потому и работали, как говорят, не за страх, а за совесть.
Под руководством И.В. Курчатова были проведена большая работа по получению графита высокой чистоты, а также по выбору конструкции графитовых блоков. Конструкция вертикального реактора, сложенного из свободно стоящих графитовых колонн, набранных из отдельных блоков - параллелепипедов, вытянутых по вертикали, оказалась устойчивой и надежной. Эта конструкция была одобрена и применяется для всех уран-графитовых реакторов. Следующий узел реактора, над которым, помимо конструкторского бюро Н.А. Доллежаля, работали другие группы конструкторов, был механизм разгрузки облученных урановых блочков. Этот механизм должен работать с абсолютной надежностью, ибо после пуска реактора осмотр механизма разгрузки и ремонт его невозможны, так как он расположен в активной зоне сильного облучения. Были разработаны и изготовлены два типа разгрузочных механизмов для первого промышленного реактора. Натурные испытания механизмов показали наибольшую надежность и простоту конструкции, разработанной и изготовленной Горьковским машиностроительным заводом. Этой конструкции и было отдано предпочтение. Опыт вполне подтвердил правильность нашего выбора.
Важным элементом реактора являются урановые блочки, их размер и покрытие. В решении этого вопроса большую работу проделала металлургическая секция, в частности, А.П. Завенягин. и, конечно, при участии И.В. Курчатова. К решению этой задачи были привлечены также научно-инженерные силы авиационной промышленности и цветной металлургии. Тщательно была разработана конструкция алюминиевых труб, в которых расположены урановые блоки, покрытые алюминиевой оболочкой. По этим трубам, пронизывающим графитовые блоки, подается охлаждающая вода, отнимающая тепло, выделяемое при цепной реакции.
Все работы по выбору каждого элемента реактора были предметом неоднократных обсуждений на научно-техническом совете, которым руководил Б.Л. Ванников, вложивший в разрешение атомной проблемы свой богатый инженерный опыт и большой организаторский талант.
В 1946 г. началось строительство первого атомного завода с установкой уран-графитовых реакторов. В течение двух лет были построены основные сооружения. Сам реактор был расположен в подземном здании в пять этажей. Управление реактором расположено в отдельном надземном здании. Был построен комплекс зданий химического завода с большим подземным хозяйством для выделения плутония из облученного в реакторе урана. Для хранения радиоактивных отходов были сооружены подземные хранилища. Отдельно был построен комплекс зданий для получения изделий из металлического плутония. При разработке проектов атомных заводов мы не располагали никакими заграничными данными, ибо все работы в этой области были строго засекречены.
Наши ученые и конструкторы творили, опираясь на теоретические знания и богатый инженерный опыт из других областей. Все основные конструкции разрабатывались и проверялись на моделях, испытывались в нескольких вариантах, чтобы выбрать наиболее надежную конструкцию.
Опубликованная в СССР в 1946 г. книга американского ученого Смита "Атомная энергия" не содержала конструктивных и проектных данных об американских заводах. Что касается типа уран-графитового реактора, то принятое нами решение о сооружении вертикальных реакторов было более правильным, чем принятый американцами тип первых реакторов. Опыт в дальнейшем это подтвердил. Первые американские реакторы после нескольких лет работы пришлось перебирать. Этого не произошло с советскими реакторами, которые работают безотказно. В 1948 г. сооружение первого промышленного атомного реактора и всех других отделений атомного комбината было завершено. В период завершения комбината на площадке почти неотлучно находились И.В. Курчатов, Б.Л. Ванников, А.П. Завенягин, А.Н. Комаровский. Мне также не раз приходилось бывать на стройке, особенно в период пуска реактора. Директором комбината был вначале Е.П. Славский, а затем Б.Г. Музруков. В процессе монтажа реактора мы по несколько раз самым внимательным образом осматривали отдельные элементы реактора, спускаясь к самому его основанию, на уровне разгрузочного механизма. Для этих целей до самого последнего момента оставался специальный монтажный лаз - "генеральский", как его прозвали монтажники. Одним из важных условий возможности работы атомного реактора является непрерывный отвод тепла, выделяющегося в ходе цепной реакции в урановых блоч-ках. Для этих целей была спроектирована и построена сложная система подачи в реактор охлаждающей химически очищенной воды. По заданию научно-технического совета и решению Правительства, система охлаждения реактора химически очищенной водой была разработана Всесоюзным теплотехническим институтом под руководством проф. Э.И. Ромма, а химическая водоочистительная установка была разработана проф. Ф.Г. Прохоровым. Трудность решения этой задачи заключалась в том, что охлаждающая вода должна содержать минимальное количество растворенных в ней солей, а также кислорода и углекислоты, чтобы не допустить отложений в кольцевых пространствах между урановыми блочками и стенками алюминиевых труб и коррозии. Засорение той или иной трубки влечет за собой перегрев урановых блочков, находящихся в этом канале, а, как следствие этого, разбухание урановых блочков, которые в этом случае при разгрузке самостоятельно не выпадают. По количеству химически очищенной воды, сооруженная на комбинате химическая водоочистка не знала себе равных, она была в несколько раз больше химводоочисток самых крупных тепловых электростанций. Создание надежной системы охлаждения работающего реактора сильно нас беспокоило, поэтому было решено поставить приборы, контролирующие температуру и количество воды, проходящей через каждый канал реактора. Была осуществлена весьма сложная система теплового контроля. Когда все строительные и монтажные работы по реактору были закончены, была разработана программа пуска реактора, всем делом пуска реактора руководил И.В. Курчатов. В конце лета 1948 г., наконец, наступил ответственный момент, все было готово к пуску первого реактора. По команде И.В. Курчатова началась подача охлаждающей воды в реактор, включена система регулирования. По его команде начался медленный подъем регулирующих стержней. И вот, наконец, приборы показали, что цепная реакция в реакторе началась, реактор уверенно набирал мощность, достигнув проектной. Мы все торжествовали, поздравляли И.В. Курчатова и других сотрудников с пуском первого промышленного реактора. В решении атомной проблемы был сделан второй решающий шаг - мы овладели цепной реакцией в промышленном агрегате.
Однако пуск реактора не означал пуск всего комбината, ибо необходимо было завершить строительные и монтажные работы комплекса химических производств по выделению плутония из облученного урана. Параллельно со строительством комбината Радиевый институт иод руководством академика В.Г. Хлопина, профессора Б.А. Никитина и профессора И.Е. Старика, А.П. Ратнера разработал технологическую систему выделения плутония из облученного урана. Задача стояла весьма трудная, так как, приступив к выбору технологической схемы, наши радиохимики имели дело с имитатором, а не с облученным ураном и тем более плутонием. В результате работы физического реактора в лаборатории И.В. Курчатова из облученного урана в лаборатории профессора Н.П. Сажина был выделен кусочек плутония размером с булавочную головку. Вот с этим-то количеством плутония были получены первые данные о его физических и химических свойствах. Радиохимики блестяще справились с поставленной перед ними задачей. По предложению металлургической секции научно-технический совет остановился на висмут-фосфатной схеме выделения плутония из урана, по которой и было сооружено химическое отделение комбината. Опыт подтвердил правильность выбранной технологической схемы получения плутония. Надежность работы всей аппаратуры химических производств и эффективность технологической схемы были основными и непреложными условиями, ибо после запуска завода осматривать химическую аппаратуру невозможно ввиду сильной радиоактивности всей перерабатывающей в ней среды. Через несколько месяцев после пуска реактора так же успешно был запущен химический завод. Из облученного в реакторе урана был выделен плутоний, а из него в следующем отделении началось изготовление отдельных деталей первой атомной бомбы.
Успешный запуск атомного комбината и в последующем его бесперебойная работа есть результат правильности теоретических предположений и расчетов наших ученых, занимавшихся атомной проблемой; глубоко продуманных и хорошо разработанных конструкций всех элементов атомного комбината, правильности технологических схем производства: высокого качества строительных и монтажных работ; своевременного подбора и обучения инженерно-технических кадров и обслуживающего персонала комбината. Без соблюдения этих основных требований наверняка затянулись бы сроки строительства и освоение атомного комбината. Кадры инженерно-технического и рабочего персонала для первых атомных заводов и институтов приходилось подбирать из разных отраслей промышленности: металлургической, химической, машиностроительной, энергетической и других. Это была нелегкая задача, так как, с одной стороны, министерства и предприятия не хотели отпускать хороших, опытных работников, а с другой стороны, приглашаемые на работу в атомную промышленность специалисты неохотно соглашались перейти на работу в неизвестную отрасль. Правительство и ЦК партии оказывали нам в этом большую помощь, вынося решения по всем предложениям Первого Главного управления о переводе работников в атомную промышленность. Это помогло быстро подобрать кадры в новую зарождающуюся отрасль.
Одновременно со строительством атомного комбината уран-графитовых реакторов было начато строительство комбината по выделению урана-235 диффузионным методом. Проект этого комбината, а также диффузионных машин был разработан большим коллективом ученых и инженеров при научном руководстве ныне академика И.К. Кикоина. Секция научно-технического совета, руководимая В.А. Малышевым и И.К. Кикоиным, при участии академика С.Л. Соболева проделала большую работу по разработке схемы диффузионного завода и выбору конструкции диффузионных машин. Как и при разработке ядерных реакторов, над созданием конструкций разделительных машин работало несколько групп конструкторов. Выбор был остановлен на машинах, разработанных конструкторским бюро Горьковского машиностроительного завода (А.И. Савин) и Кировского завода (Н.М. Синев). Активное участие в создании конструкции и изготовлении разделительных машин принимали руководители Горьковского завода (А.С. Елян, В.Д. Максименко). Большая работа различных научно-исследовательских организаций была проведена по созданию диффузионных газоразделяющих сеток. В конце концов, выбор был остановлен на фильтрах, изготовленных из никелевого порошка методом спекания. Для проверки технологической схемы, конструкций машин и фильтров в лаборатории И.К. Кикоина был собран стенд из группы диффузионных машин, на котором отрабатывался технологический процесс разделения урана. Весной 1949 г. завершилось строительство диффузионного комбината, поэтому И.К. Кикоин с группой своих помощников переселился на комбинат и наблюдал за окончанием монтажа и наладкой диффузионных машин. На комбинате также находились руководители заводов, поставлявших разделительные машины.
По решению Специального комитета в мае 1949 г. я был командирован на комбинат в качестве уполномоченного по пуску диффузионного комбината. Мне пришлось провести на площадке строительства несколько месяцев. Прежде всего надо было "нажать" на строителей, чтобы ликвидировать все недоделки и сдать под монтаж все здания в чистом, законченном виде, что было необходимо по условиям монтажа сложнейшей схемы разделительных машин. Много пришлось уделить также внимания приведению в порядок и планировке двора комбината. Диффузионное производство требует идеальной чистоты во всех помещениях. Поэтому на дворе между зданиями не должно быть никакой пыли и грязи. Все дороги заасфальтированы, и были сделаны зеленые насаждения. При пуске диффузионных машин наблюдался их большой выход из строя вследствие разрушения шариковых подшипников. Много времени и сил ушло на то, чтобы устранить этот недостаток в работе машин. Разделительные фильтры также все время совершенствовались, чтобы обеспечить устойчивое получение урана, обогащенного изотопом 235. Через несколько месяцев после окончания строительства первой очереди завода он был запущен и стал постепенно набирать мощность, выдавая обогащенный уран необходимой концентрации. Директором этого комбината был А.И. Чурин, главным инженером М.П. Родионов, одним из руководителей цехов - И.Д. Морозов.
В связи с тяжелым заболеванием Б.Л. Ванникова меня в 1947 г. назначили первым заместителем начальника Главного Управления по совместительству с работой в МХП. До моего назначения вновь заместителем Председателя совета Министров, т.е. до января 1950 г., я был одновременно Министром химической промышленности и первым заместителем начальника Главка. Многие заводы и институты химической промышленности выполняли работы, связанные с решением атомной проблемы. Большую работу провели химики по получению химически чистых реактивов высокого качества сверхвысокой чистоты, необходимых для научно-исследовательских работ по атомной проблеме и атомных заводов.
Всеми работами по химическому анализу высокой точности и разработке химре-активов руководил академик А.П. Виноградов. Научное руководство работами по получению металлического плутония осуществлял академик А.А. Бочвар. За работами по атомной проблеме, как уже говорилось выше, пастоянно следили Политбюро ЦК и Совет Министров СССР. Несколько раз по ходу работ мы докладывали о состоянии дел. Мне хорошо запомнился день, когда мы докладывали на Политбюро о результатах по получению плутония, обогащенного урана и тяжелой воды, а также о конструкции первой атомной бомбы. И.В. Сталин очень внимательно выслушал каждого. Первое сообщение сделал И.В. Курчатов, потом главный конструктор атомной бомбы, затем Б.Л. Ванников, А.П. Завенягин. Мне пришлось докладывать о получении тяжелой воды. Посмотрев на пробирку с тяжелой водой, И.В. Сталин спросил меня, чем же она отличается от простой воды. Я ответил, что по внешнему виду действительно нельзя отличить тяжелую воду от простой, но их удельный вес и другие физические свойства различны.
К середине 1949 г. было накоплено достаточное количество плутония и урана-235, чтобы сделать атомную бомбу и провести первые испытания атомного взрыва. Атомные комбинаты работали хорошо, увеличивая выпуск продукции. Для проведения испытания атомного взрыва в одном из отдаленных районов страны был создан полигон, на котором построены лаборатории, жилье для персонала, а также объекты для испытания воздействия атомного взрыва - жилые дома, мастерская, железнодорожный мост, окопы и другие сооружения. Для установки атомной бомбы была сооружена металлическая башня высотой примерно 50 метров с грузовым лифтом для подъема основного объекта. Рядом с башней расположилось небольшое здание, где происходила сборка снаряда. Для управления взрывом на расстоянии 5-6 километров от башни был построен подземный железобетонный командный пункт. Кабели управления были проложены в укрытой траншее.
Примерно за месяц до завершения всех работ на полигоне я выезжал на место и, вернувшись в Москву, доложил Спецкомитету о состоянии строительства. В конце августа для проведения испытательного взрыва на полигон прибыла комиссия, в которую входили: И.В. Курчатов, А.П. Завенягин, М.Г. Первухин, Н.М. Зернов, В.А. Махнев и главный конструктор атомной бомбы. По состоянию здоровья не мог участвовать в комиссии Б.Л. Ванников. Комиссия провела проверку готовности всех сооружений для взрыва. Наконец, наступил день испытания. В ночь с 28 на 29 августа члены комиссии лично проверили готовность испытания. Окончательная сборка бомбы проводилась в мастерской у башни при непосредственном участии главного конструктора и ею сотрудников. В нашем присутствии бомба была собрана, поднята на лифте па башню и укреплена. После этого все отправились на командный пункт.
На рассвете, примерно, часа в 4-5 утра, с командного пункта, где мы все находились, автоматическим устройством был включен сигнал замыкания, и произошел взрыв первой советской атомной бомбы. Взрывная волна потрясла здание командного пункта, выбило стекла у входа, расположенного с противоположной стороны от башни. Мы все выбежали наружу и увидели яркое пламенное облако, вслед за которым поднимался черный столб земляной пыли, превращаясь в гигантский гриб. Взрыв удался, мы бросились поздравлять друг друга, обниматься и целоваться. Для контроля за процессом взрыва атомной бомбы и определения силы взрывной волны, радиации и лучистой энергии, на полигоне в специальных железобетонных башнях были установлены необходимые приборы и быстродействующие кинокамеры.
Руководил разработкой схемы измерительных приборов и наблюдал за их установкой профессор, ныне академик М.А. Садовский. Колоссальный труд наших ученых, инженеров и рабочих увенчался грандиозным успехом. Советский Союз создал атомную бомбу и тем самым лишил США монопольного положения. Надо понять радостное, приподнятое настроение всех, кто работал над созданием атомной промышленности, ибо на нас лежала колоссальная ответственность за успешное решение атомной проблемы перед советским народом и нашей партией. Мы все понимали, что в случае неудачи нам пришлось бы держать серьезный ответ перед народом. К счастью для нашей страны и всех нас, все теоретические и практические вопросы были решены правильно и атомным взрывом это было доказано.
Проведенный в СССР атомный взрыв явился для США неожиданным. В возможность создания у нас в короткий период времени атомной бомбы там мало кто верил. В 1948 г. в распространенном американском журнале "Лук" были опубликованы две статьи под общим названием "Когда Россия будет иметь атомную бомбу". В этих статьях говорилось, что русские могут создать атомную бомбу не ранее чем через шесть лет, т.е. в 1954 г., и то ценой невероятных усилий, ибо в Советском Союзе нет промышленности, которая могла бы изготовить сложное весьма точное оборудование и приборы, требующиеся для создания атомной бомбы. Эти статьи были у нас переведены и до испытания первой атомной бомбы опубликованы отдельной брошюрой. В предисловии к ней мы высмеяли домыслы американских специалистов и в заключение написали, что время покажет, насколько правилен их прогноз, "Поживем -увидим".
Мы уже тогда знали, насколько грубо ошибались американские авторы, неверно оценивая научный, технический и производственный потенциал нашей страны. Советскому Союзу потребовалось времени для создания первой атомной бомбы не больше, чем США. Это подтверждают следующие факты. Физически уран-графитовый реактор, созданный под руководством итальянского физика Э. Ферми, был запущен в Чикаго 2 декабря 1942 г.; испытание первой атомной бомбы было произведено в США 15 июня 1945 г., т.е. через два с половиной года. В СССР физический атомный реактор был запущен И.В. Курчатовым 26 декабря 1946 г., а испытание первой атомной бомбы было у нас произведено в августе 1949 г., т.е. через такой же примерно промежуток времени, что и в США. Решение проблемы использования атомной энергии в СССР началось позднее, чем в США, только в связи с начавшейся в июне 1941 г. Великой Отечественной войной, когда все силы советского народа были направлены на разгром врага, вероломно напавшего на нашу страну.
Вернувшись в Москву, комиссия доложила Политбюро ЦК КПСС о результатах испытания. Момент взрыва и воздействие его на все сооружения, технику, животных был заснят на кинопленку, которая была показана И.В. Сталину и другим членам Политбюро ЦК. Все здания и сооружения в радиусе 3-5 километров от места взрыва были разрушены, военная техника искалечена. Животные получили сильные ожоги. Взрывной волной повреждены стекла во всех зданиях на расстоянии 10-15 километров от взрыва. Гул от взрыва и свет видели и слышали жители населенных пунктов за 80-100 километров от места взрыва. Башня и мастерская при ней испарились, а поверхность земли сплавилась и вдавилась на несколько метров в виде большой воронки. По подсчетам ученых, сила взрыва была равна, или несколько больше, силы взрыва атомных бомб, взорванных американцами над Хиросимой и Нагасаки. И.В. Сталин внимательно выслушал сообщение И.В. Курчатова и дополнения остальных членов комиссии. Он интересовался отдельными деталями и несколько раз переспрашивал: видели ли мы сами то, о чем рассказываем. Из его вопросов было видно, что он очень доволен успехом создания атомной бомбы, но в то же время относился критически к излагаемым нами результатам. В конце беседы он поздравил всех с большим успехом и пожелал ускорения дальнейших работ.
Через несколько дней после доклада был подписан Указ о награждении ученых, конструкторов и других работников за первые результаты по решению атомной проблемы. Было присвоено звание Героя Социалистического Труда И.В. Курчатову, главному конструктору бомбы, многим ученым, инженерам, конструкторам и руководителям работ. Вторую Звезду Героя Социалистического Труда получил Б.Л. Ванников, звание Героя Социалистического Труда было присвоено А.П. Завенягину, М.Г. Первухину, П.М. Зернову и многим другим, принимавшим непосредственное участие в разработке атомной проблемы. Так успешно закончился первый этап решения проблемы использования атомной энергии в нашей стране.
Создавая по заданию Коммунистической партии и советского правительства атомную бомбу, наши ученые, инженеры одновременно работали над тем, как использовать атомную энергию в мирных целях. Вслед за пуском 27 июня 1954 г. первой в мире Обнинской промышленной атомной электростанции был спроектирован, построен и в 1957 г. спущен на воду первый в мире атомный ледокол "В.И. Ленин". Затем на Урале в г. Белоярске была построена вторая атомная электростанция, на которой были установлены уран-графитовые реакторы канального типа электрической мощностью первый - 100 тыс. кВт., а второй - 200 тыс. кВт. В настоящее время на этой электростанции сооружается атомный реактор нового типа, на быстрых нейтронах мощностью 600 тыс. кВт. Много лет действует Нововоронежская атомная электростанция, на которой установлено четыре атомных реактора водо-водяного тина общей электрической мощностью 1370 тыс. кВт. Здесь же ведутся работы по сооружению пятого блока мощностью 1 млн. кВт.
В 1974 г. включен в работу первый атомный блок мощностью 1 млн. кВт на Ленинградской атомной электростанции, а в 1975 г. будет введен в строй второй такой же атомный агрегат. Строится Кольская атомная электростанция, на которой введен в строй первый блок мощностью 440 тыс. кВт.
В девятом пятилетии начато осуществление десятилетней программы строительства атомных электростанций в СССР общей мощностью 26,8 млн. кВт. В настоящее время находится в действии девять атомных электростанций и в строительстве шесть новых атомных электростанций, на которых намечено установить атомные блоки мощностью по 1 млн. кВт каждый, кроме Армянской, на которой устанавливаются блоки по 440 тыс. кВт. На основе нашего опыта и с помощью Советского Союза ведется строительство атомных электростанций в ГДР, Болгарии и Чехословакии, Финляндии.
На всех сооружаемых атомных электростанциях, как у нас, так и за границей, устанавливаются атомные реакторы, в которых процесс цепной ядерной реакции осуществляется на тепловых (медленных) нейтронах. В этом типе реакторов, как известно, исполь-зуется только изотоп урана-235, которого содержится в природном уране всего 0,7%. В целях более полного использования урана для нужд электроэнергии разрабатываются атомные реакторы, где процесс деления ядра осуществляется на быстрых нейтронах, расщепляющих ядро урана-238. Для широкого применения реакторов этого типа предстоит решить много сложных инженерных вопросов. В настоящее время как у нас, так и за границей сооружаются только первые опытные реакторы. Кроме того, в реакторы на быстрых нейтронах необходимо загружать уран, значительно обогащенный плутонием. Для накопления нужного количества плутония в энергетических реакторах на тепловых нейтронах должна быть осуществлена утвержденная программа строительства атомных электростанций до 1980 г. Поэтому после пуска и освоения Белоярского реактора на быстрых нейтронах у нас будет разработана программа сооружения атомных электростанций с реактором на быстрых нейтронах. Это будет новый и значительный шаг вперед в развитии атомной электроэнергетики, в использовании атомной энергии в мирных целях на благо советского народа.
Опубликовано: VIVOS VOCO. 2001. №5. С. 56-69.
Заключение
Историография XIX-XX вв. дает всестороннее представление об истории научных открытий и технических изобретений с первобытного общества по конец XX в. Тем ни менее детальный анализ мирового научно-технического прогресса можно провести, опираясь только на источники.
Информация научного, официального и личного характера, которая содержится в графических и текстовых документах, фотографиях и рисунках, помещенных в хрестоматии по истории научных открытий и технических изобретений, дает достаточно полное представление о развитии научной мысли, создании и совершенствовании техники.
Анализ источников следует проводить на основе системного подхода и междисциплинарного принципа их изучения, всеобъемлющего хронологического охвата материала практически за весь период существования мировой цивилизации.