Создание атомной бомбы - Ричард Роудс
18 февраля 1943 года, когда подрядчики Stone & Webster начали строительство первого здания для «Альфы», в их распоряжении были только чертежи фундамента. Исходно Гровс выдал разрешение на строительство трех корпусов для пяти установок[2115]. В марте он утвердил вторую модель калютрона половинного размера, «Бета», с семьюдесятью двумя камерами на двух прямоугольных «дорожках». Эта установка должна была обеспечивать дополнительное обогащение изотопов, получаемых на «Альфе», доводя содержание 235U до 95 %. В конце концов одни только корпуса установок «Альфа» и «Бета» заняли в долине между грядами Пайн-Ридж и Честнат-Ридж[2116] площадь больше двадцати футбольных полей[2117]. Сами установки стояли на втором этаже корпусов; на первом были установлены огромные насосы для откачки калютронов до высокого вакуума. Общий объем вакуумных камер был больше совокупного объема, который откачивали в это время во всем остальном мире. Всего в составе комплекса Y-12 в его окончательном виде было 268 постоянных зданий, больших и маленьких, – калютронные корпуса, построенные из стали, кирпича и черепицы, химические лаборатории, завод по производству дистиллированной воды, станции очистки стоков, насосные станции, магазин, бензоколонка, склады, столовые, проходные, бытовки и раздевалки, бухгалтерия, литейный цех, генераторная станция, восемь электрических подстанций, девятнадцать градирен – и все это ради производства в лучшем случае нескольких граммов продукции в сутки. Это поразило даже Эрнеста Лоуренса, приехавшего с инспекцией в мае 1943 года.
К августу район заполонили двадцать тысяч строителей[2118]. Экспериментальная установка «Альфа» успешно заработала. Тогда Лоуренс стал убеждать Гровса удвоить количество «Альф». По его оценкам, при наличии не пяти, а десяти таких установок можно было получать за сутки по полкилограмма 235U с 85-процентным обогащением. В менее восторженном отчете военного инженера[2119], написанном через шесть дней после записки Лоуренса, предсказывается производство 900 граммов в месяц на имеющихся установках «Альфа» и «Бета» начиная с ноября 1943 года и получение в общей сложности 22 килограммов пригодного для бомб 235U в течение первого года их эксплуатации. С учетом новых оценок, полученных тем летом в Лос-Аламосе, – по ним выходило, что для эффективной урановой пушки, вероятно, потребуется 40 килограммов более редкого изотопа урана[2120], – Гровс согласился с предложением Лоуренса. Удвоение предполагало добавление четырех новых 96-камерных установок усовершенствованной конструкции под названием «Альфа-II» и пропорционального количества установок «Бета», общей стоимостью 150 миллионов долларов, в дополнение к более чем 100 миллионам, выделенным ранее. Обосновывая свое предложение перед Комитетом по военной политике, Гровс утверждал, что в случае успешного запуска Y-12 в эксплуатацию приблизительно к началу 1945 года можно будет получить 40 килограммов активного материала для бомбы.
Военные поручили эксплуатацию установок по электромагнитному разделению изотопов компании Tennessee Eastman, производственному филиалу Eastman Kodak. К октябрю 1943 года, когда сотрудники Stone & Webster закончили установку первой «Альфы», эта компания собрала 4800 работников обоего пола. Они должны были обеспечить круглосуточную и ежедневную работу калютронов и их обслуживание – не зная, зачем они это делают.
Большие квадратные магниты установки, окруженные серебряной обмоткой, были заключены в сваренные из стали кожухи. Внутри кожухов циркулировало машинное масло, которое должно было обеспечить изоляцию обмоток и отвод тепла. В первых магнитах, испытанных в конце октября, обнаружились утечки электричества. Если влага, содержащаяся в масле, вызывала короткие замыкания обмоток, то в нормальном рабочем режиме эту проблему должно было устранить испарение воды за счет нагревания катушек. Компания Tennessee Eastman продолжила работу. В камерах установки возникали многочисленные и труднообнаружимые утечки вакуума – один из бригадиров вспоминает, что искал одну течь бо́льшую часть месяца[2121]. Неопытным операторам было трудно получать и поддерживать стабильный ионный пучок. Как вспоминает Гровс, мощные магниты неожиданно «сдвигали с места расположенные между ними камеры, каждая из которых весила около четырнадцати тонн, на расстояние до семи с половиной сантиметров… Эту проблему устранили, надежно приварив камеры тяжелыми стальными скобами. После этого камеры оставались там, где нужно»[2122].
Магниты высыхали, но короткие замыкания не исчезали. В системе была какая-то серьезная неисправность. В начале декабря компания Tennessee Eastman остановила 96-камерную установку. Инженерам компании пришлось открыть одну из обмоток и исследовать ее. Задержка была серьезной: оборудование пришлось вернуть для повторной сборки на завод Allis-Chalmers.
При осмотре обнаружилась настоящая катастрофа – две крупные проблемы. «Первая была заложена в конструкцию, – пишет Гровс, – по которой тяжелые серебряные токовые шины были расположены слишком близко друг к другу. Вторая проблема заключалась в чрезмерном количестве ржавчины и других загрязнений в циркулирующем масле. Эти частицы перекрывали слишком узкие зазоры между серебряными шинами, что и вызывало короткие замыкания»[2123]. 15 декабря кипящий от ярости Гровс приехал из Вашингтона, чтобы лично осмотреть остатки установки. Из-за недостатков конструкции генералу пришлось распорядиться вернуть все сорок восемь магнитов в Милуоки для чистки и повторной сборки. Вторая установка «Альфа» не могла быть введена в строй раньше середины января 1944 года. Был потерян целый месяц производства.
4800 сотрудников Tennessee Eastman исправно являлись на работу в мрачные, приведенные в полный беспорядок цеха. Чтобы хоть чем-то их занять, компания организовывала для них учебные курсы, конференции, лекции, киносеансы и игры. Серьезные мужчины в двубортных костюмах собирали по всему штату наборы шахмат и шашек. В конце 1943 года работа комплекса Y-12, созданного ценой гигантских расходов, застопорилась, не дав почти ни грамма 235U.
Исследования газовой диффузии продолжались в Колумбийском университете с ноября 1941 года, когда Джон Даннинг и Юджин Бут впервые продемонстрировали выделение измеримого количества 235U. К весне 1942 года Гарольд Юри мог отметить в отчете о ходе работ, что «три метода разделения изотопов урана уже вышли на этап инженерного проектирования. Речь идет об английском и американском диффузионных методах и методе центрифугирования»[2124]. В начале 1943 года группа Даннинга, в которой было тогда около 90 человек, получила разрешение на строительство полномасштабной установки, и ее численность возросла до 225[2125]. Метод диффузии Франца Симона работал при низком давлении газа с использованием последовательных десятимодульных ступеней, но требовал чрезвычайно больших насосов; в Колумбийском университете разработали систему высокого давления на более стандартных насосах – непрерывный каскад приблизительно из четырех тысяч взаимосвязанных ступеней. В послевоенных воспоминаниях Гровса описывается эта конструкция, простая и надежная и в то же время дорогостоящая и трудоемкая:
Метод этот был совершенно новым. Он был основан на том теоретическом предположении, что при прокачке уранового газа через пористый барьер более легкие молекулы газа, содержащие
