Создание атомной бомбы - Ричард Роудс
Производитель перевыполнил эти обязательства. Понимая, что это оружие является ключевым элементом секретной программы беспрецедентной важности, управляющий Юкиро Фукуда нарушил правила своей компании, заставил бригады токарей и сборщиков работать сверхурочно и уже к 17 ноября сдал последнюю из 180 специально модифицированных торпед. Отделение по производству боеприпасов компании «Мицубиси» внесло решающий вклад в успех первого на Тихоокеанском театре военных действий внезапного крупномасштабного удара благодаря патриотическому духу сотрудников своего торпедного завода на Кюсю, самом южном из японских островов. Завод был расположен в пяти километрах вверх по реке Ураками от бухты старинного портового города Нагасаки[1740].
13
Новый Свет
В течение всего 1941 года, пока правительство совещалось, группа Энрико Ферми в Колумбийском университете напряженно работала. Ферми, Лео Сцилард, Герберт Андерсон и присоединившиеся к ним молодые физики так никогда и не узнали, насколько близка была опасность остаться без какой бы то ни было поддержки. Хотя выделение плутония, произведенное в Беркли, добавило к целям их работы по получению цепной реакции на медленных нейтронах в уране и графите возможность военного применения, по меньшей мере сам Ферми, если бы у него были необходимые ресурсы, несомненно продолжал бы поиски цепной реакции в любом случае, ради фундаментального и исторического значения этого физического эксперимента. В свое время он уже упустил открытие деления, от которого его отделяла лишь толщина листка алюминиевой фольги; теперь он совершенно не собирался допустить, чтобы кто-нибудь другой первым продемонстрировал устойчивое высвобождение атомной энергии. Его работа получала непрерывную поддержку в основном благодаря Артуру Комптону, что могло быть причиной его непомерного восхищения умом благочестивого уроженца Вустера.
1 ноября 1940 года, после утверждения заказа на измерения физических постоянных от Национального комитета оборонных исследований на сумму 40 000 долларов, Лео Сцилард наконец поступил в штат Колумбийского университета. Чтобы помогать Ферми, избегая тех трений, которые возникали между ними, когда они работали бок о бок, Сцилард со свойственным ему талантом к хитроумному улещиванию взялся за обеспечение поставок очищенного урана и графита. Сохранилось огромное множество образцов его переписки с американскими производителями графита, узнавшими, к своему ужасу, что материалы, которые они считали идеально чистыми, были на самом деле безнадежно загрязнены и часто содержали небольшие вкрапления бора. Этот легкий, вездесущий, похожий на кремний элемент, занимающий пятую клетку периодической таблицы, имеет огромное сечение поглощения нейтронов, что приводило в данном случае к катастрофическим последствиям. «В это время Сцилард принимал чрезвычайно решительные и сильные меры, пытаясь организовать первые стадии производства чистых материалов, – говорит Ферми. – <…> Он проделал великолепную работу, которую впоследствии продолжила организация еще более могущественная, чем даже сам Сцилард. Хотя сравняться в этом отношении со Сцилардом было непросто»[1741].
В августе и сентябре группа Колумбийского университета готовилась к сборке самой крупной из всех спроектированных до сих пор уран-графитовых решеток. Для возникновения в природном уране цепной реакции на медленных нейтронах, как и для реакции на быстрых нейтронах в 235U, требуется критическая масса: количество урана и замедлителя, достаточное для поддержания размножения нейтронов, несмотря на неизбежные потери нейтронов, вылетающих через внешнюю поверхность. Параметров этого критического количества еще никто не знал, но было понятно, что оно должно быть огромным – порядка нескольких сотен тонн. Возможно, чтобы запустить самоподдерживающуюся цепную реакцию, можно было просто складывать вместе все больше урана и графита. Но такой грубый опыт, даже если бы он и удался, дал бы экспериментатору чрезвычайно мало информации об управлении получившейся реакцией и мог бы закончиться катастрофическим и даже смертельно опасным выходом из-под контроля. Ферми предложил не столь прямой подход к этой задаче: провести несколько докритических экспериментов, которые позволили бы определить необходимые количества материалов и схемы их расположения, а также разработать методы управления.
Как обычно, он непосредственно опирался на предыдущий опыт. Они с Андерсоном рассчитали сечение поглощения в углероде, измерив длину диффузии нейтронов, вылетающих из источника вверх сквозь графитовый столб. В последующих экспериментах столб увеличивали, используя увеличившиеся к этому времени запасы графита и устанавливая регулярно расположенные вставки из оксида урана. Схема была предельно проста, но ее физическим воплощением стала толстая, тускло-черная, скользкая масса, составленная приблизительно из тридцати тонн графита[1742] в форме штампованных балок, между которыми было расположено восемь тонн оксида. Ферми назвал эту конструкцию словом pile. «В это время создавалась значительная часть ставшей стандартной терминологии ядерной физики, – пишет Сегре. – <…> В течение некоторого времени я думал, что такое название было введено для источника ядерной энергии по аналогии с итальянским словом pila, которым Вольта назвал свое великое изобретение – источник электрической энергии [т. е. вольтов столб]. Мои иллюзии разрушил сам Ферми, сказавший, что просто использовал английское слово pile в значении “куча”[1743]»[1744]. Итальянский лауреат продолжал осваивать напевы американской речи.
Экспоненциальный котел (названный так, потому что экспонента входила в расчеты соотношений его параметров с параметрами полномасштабного реактора)[1745], который собирался построить Ферми, не поместился бы ни в одну из лабораторий Пьюпин-холла. Ему требовалось более крупное помещение:
Мы пошли к декану Пеграму, который был способен творить в университете настоящие чудеса, и объяснили ему, что нам нужно большее помещение. И оно должно быть действительно большим. Он, кажется, пошутил насчет того, что церковь вряд ли можно считать самым подходящим местом для физической лаборатории… но мне кажется, что нам как раз и нужно было именно что-то вроде церкви. В общем, он стал обследовать кампус, и мы бродили с ним по темным коридорам, пробираясь под разными отопительными трубами и так далее, осматривая возможные площадки для эксперимента, и в конце концов нашли большое помещение – не церковь, но нечто сравнимых с церковью размеров, – в Шермерхорн-холле.
Там, продолжает Ферми, они начали собирать «конструкцию, казавшуюся в то время на порядок больше, чем все, что мы видели раньше… Она состояла из графитовых брикетов, а в эти графитовые блоки были вставлены расположенные по определенной схеме большие кубические канистры, в которых был оксид урана»[1746]. Эти канистры размером 20 × 20 × 20 см, общим количеством 288 штук, были сделаны из
