Вместо тысячи солнц. История ядерной бомбы, рассказанная её создателями

Эта возможность порождала большие надежды и в то же самое время глубокую тревогу. В начале 1939 г. все понимали, что грозит война на уничтожение. Появились вполне обоснованные опасения, что скрытые в новых научных открытиях потрясающие военные возможности будут использованы нацистами раньше, чем это успеют сделать другие. Ни у кого в то время не было достаточных оснований, чтобы представить себе объем требующихся для этого усилий. Очень может быть, что цивилизация выжила благодаря тому, что для создания атомной бомбы потребовалось такое напряжение промышленности, которое во время войны было не по силам ни одной из воюющих сторон, за исключением Соединенных Штатов. Политическая ситуация того времени оказала непривычное действие на ученых. Отступая от своих традиций, они установили добровольную цензуру и стали рассматривать проблему как не подлежащую разглашению задолго до того, как ее важность была признана правительствами и секретность стала принудительной.

Возвращаясь к шагам, приведшим к получению цепной реакции, я хотел бы отметить, что в конце 1939 года из имевшейся тогда информации явствовало, что заслуживают внимания два подхода к решению этой задачи. Первым шагом в одном из них должно было служить выделение из обычного урана редкого изотопа 235, ответственного за деление урана медленными нейтронами. При таком выделении исключается паразитное поглощение нейтронов в распространенном изотопе 238; поэтому считалось, что, как только будет получен уран с высоким содержанием U¹⁰²³⁵, будет легко осуществить и цепную реакцию. Действительная трудность состояла, конечно, в том, чтобы разделение изотопов осуществить в промышленных масштабах.

Другое направление, которое я и хотел рассмотреть в этом сообщении, исходило из применения естественного урана. Размещение этого вещества таким образом, чтобы смогла произойти цепная реакция, представляло, конечно, гораздо более трудную задачу, чем аналогичный вопрос для U²³⁵. Действительно, надо очень бережливо использовать нейтроны, образовавшиеся в результате первичного деления, чтобы, несмотря на большое паразитное поглощение U²³⁸, добиться положительного баланса нейтронов. Надо приложить все силы, чтобы сделать соотношение между полезным и паразитным поглощениями нейтронов как можно более благоприятным. Соотношение между этими поглощениями зависит от энергии нейтронов; если не вдаваться в детали, оно наиболее благоприятно для нейтронов малых энергий. Поэтому один из шагов состоит в замедлении нейтронов от их высокой начальной энергии, порядка 1 МэВ, до энергии теплового движения. В течение некоторого времени уже был известен простой процесс, помогающий достичь этой цели. Этот процесс основан на том очевидном факте, что когда быстрый нейтрон сталкивается с атомом и отскакивает от него, то некоторая часть энергии нейтрона теряется на отдачу атома. Для легких атомов, которым легче испытывать отдачу, эффект возрастает и достигает максимума для водорода, но он вполне заметен и для всех легких элементов.

Итак, для того чтобы замедлить нейтроны, уран должен быть распределен по объему, занимаемому удобным легким элементом. Казалось бы, что проще всего применить самый легкий элемент, водород, соединения которого (вода, парафин) было общепринято использовать для замедления нейтронов. Однако при дальнейших исследованиях обнаружилось, что водород не совсем подходит для этой цели. Это обусловлено тем, что ядра водорода способны заметно поглощать нейтроны, образуя при этом ядро тяжелого водорода, дейтерия. Поэтому при использовании водорода для замедления нейтронов появляется новый источник паразитного поглощения, который угрожает «съесть» небольшой положительный избыток нейтронов, необходимый для поддержания цепной реакции.

Поэтому надо рассматривать замедлители нейтронов из других легких элементов. По сравнению с водородом все они не так эффективны, но зато существовала надежда на уменьшение поглощения, что могло с избытком компенсировать этот недостаток. В 1939 г. свойства поглощения многих легких элементов были известны плохо. В литературе можно было найти лишь довольно неточные верхние пределы, и то для немногих случаев. Наиболее подходящими элементами тогда казались дейтерий в виде тяжелой воды, гелий, бериллий и углерод в форме графита.