Биография атома

Вспомним, что уран-235 жадно поглощает нейтроны, разваливаясь при этом на два осколка и освобождая огромную энергию. Ученые подсчитали, что если бы можно было получить кусок урана, состоящий только из атомов урана-235, то в таком куске была бы возможна цепная реакция взрывного характера. Для этого нужно несколько килограммов такого изотопа. Но ядер урана, содержащих 235 нейтронов и протонов, в 140 раз меньше, чем ядер урана, содержащих 238 нейтронов и протонов. В этом-то и заключалась основная трудность выделения в чистом виде ура- на-235. Химическими способами разделить уран-235 и уран-238 невозможно. Ведь изотопы любого элемента имеют одинаковые химические свойства, присущие данному элементу. Для этого нужны новые способы. В частности, диффузионный метод разделения изотопов. В чем он заключается?

Ядро урана-235 немного, всего лишь на три единицы, легче атомного веса ядра урана-238. Легче — значит, немного подвижнее. И если какое-либо газообразное химическое соединение урана пропускать через пористую перегородку, то молекулы этого газообразного химического соединения будут по-разному себя вести. Молекулы, в состав которых входит легкий изотоп урана, более подвижны, и они быстрее пройдут через перегородку. Тогда на одной стороне перегородки количество ядер легкого изотопа урана в смеси изотопов уже станет не в 140, а, скажем, в 139,5 раза меньше. Другими словами, смесь изотопов урана немного обогатилась ураном-235. Если полученную смесь еще раз пропустить через перегородку, то количество легких ядер станет еще больше. Повторяя этот процесс несколько тысяч раз, можно получить чистый изотоп — уран-235. Остается только выделить такой уран в чистом виде из газообразного химического соединения, и делящийся материал для бомбы готов.

Таков один путь получения делящегося материала. А другой путь? Он заключается в получении делящегося материала — плутония — в результате осуществления замедленной цепной реакции в специальном устройстве, называемом ядерным реактором. Этот путь, выбранный Энрико Ферми, и был вторым направлением работ грандиозного Манхеттенского проекта.

Под трибунами чикагского стадиона

В конце 1941 г. жители Чикаго, проживавшие рядом с футбольным стадионом, могли наблюдать необычное оживление, царившее на территории стадиона. К массивным воротам, ведущим к западным трибунам, один за другим подкатывали грузовики с грузом, тщательно укрытым от постороннего взгляда. Многочисленная охрана,

Первый реактор, построенный Энрико Ферми.

выставленная вокруг стадиона, не разрешала даже приблизиться к его ограде. По всему было видно, что за оградой стадиона ведется какая-то таинственная работа. Об этой работе, проводимой в строжайшей тайне, знали очень немногие. На территории стадиона, под западными трибунами, в помещении теннисного корта Энрико Ферми вместе с группой ученых готовил необычный и опаснейший эксперимент — осуществление первой в мире контролируемой цепной реакции деления ядер урана.

В ящиках, которые привозили грузовики, лежали тщательно упакованные бруски какого-то черного материала. Это был графит, тот самый графит, из которого делают грифели для карандашей. Груда пустых ящиков из-под графита росла, и вместе с ней росло необычайное сооружение на площадке теннисного корта. Это был огромный черный куб с длиной граней несколько метров.

Сооружение из графитовых кирпичей назвали «пайл» (по-русски — «груда», «куча»). Действительно, это была

Сборка графитовой кладки первого реактора, сооруженного Энрико Ферми (1942 г.).

груда, куча сложенных в определенном порядке графитовых кирпичей. В Советском Союзе сооружение такого рода стали называть также «котлом». Слово «котел» хорошо отражает сущность работы этого сооружения. Это действительно котел, в котором «варится» ядерный «суп». В котле в результате сложных ядерных превращений получается новый делящийся элемент — плутоний.

В графитовых кирпичах были высверлены отверстия на строго определенном расстоянии одно от другого, куда помещались бруски урана. Таким образом, графитовый куб был, как батон с изюмом, начинен небольшими брусками урана. И, наконец, еще одна деталь. Сверху вниз через всю графитовую кладку проходило несколько каналов — всего несколько штук. В каналах располагались стержни, сделанные из кадмия.

Вот и все. Не правда ли, простое сооружение для осуществления цепной реакции? Но скольким поколениям ученых пришлось трудиться для того, чтобы своими открытиями подготовить возможность создания вот такого, в сущности, совсем несложного сооружения, которое выросло под трибунами чикагского стадиона к концу 1942 г.

«Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света...»