Глава третья Урановая руда

Одной из моих первых забот на новой должности была проблема обеспечения работ исходными материалами. Среди них важнейшим, естественно, была урановая руда. Страшно представить себе, что если бы не случайная встреча одного бельгийца с англичанином, происшедшая за несколько месяцев до начала войны, союзники могли бы не быть первыми в изготовлении атомной бомбы.

Основным источником урановой руды в то время были шахты Шинколобве в Бельгийском Конго, а человеком, руководившим ими, — Эдгар Сенжье, управляющий фирмы «Юнион миньер дю О'Катанга», или, короче, «Юнион миньер».

В мае 1939 г., когда Сенжье случилось быть в Англии в гостях у Стоунхэвена, члена правления фирмы «Юнион миньер», тот попросил его принять одного важного ученого.

Им оказался Генри Тизард, директор Имперского научно-технического колледжа. Он попросил Сенжье предоставить правительству Англии исключительное право на всю радиево-урановую руду, добываемую на шахтах Шинколобве. Сенжье отказал. Но, уходя, Тизард взял Сенжье за руку и крайне многозначительно произнес: «Будьте осмотрительны и не забывайте, что в ваших руках находится материал, который, если он попадет в руки врага, может привести к катастрофе для вашей и моей страны». Это замечание, исходившее от известного ученого, произвело на Сенжье глубокое впечатление.

Спустя несколько дней он обсуждал возможность использования урана с несколькими французскими учеными, среди которых был лауреат Нобелевской премии Жолио-Кюри. Сенжье согласился предоставить им сырье для работ. Начавшаяся в сентябре 1939 г. вторая мировая война не позволила начать эти работы.

Предостережение Тизарда и большой интерес французов к урану придали самым богатым в мире катангским урановым рудам в глазах Сенжье большой вес.

Сенжье выехал в октябре 1939 г. из Брюсселя в Нью-Йорк, где оставался до конца войны. Оттуда он управлял всеми работами своего концерна. С момента захвата в 1940 г. Бельгии немцами он должен был осуществлять руководство единолично, лишенный советов и указаний других членов правления, оставшихся в Бельгии.

Еще перед своим выездом из Бельгии Сенжье дал указание отправить в США и Англию весь наличный запас радия, около 120 граммов, стоивший тогда около 1,8 миллиона долларов. Одновременно он распорядился отправить в США всю урановую руду, находившуюся на складах обогатительных фабрик «Юнион миньер» в Оолене. К сожалению, это распоряжение не было выполнено достаточно быстро, и вступление немцев в Бельгию не позволило вывезти эту руду.

В конце 1940 г., опасаясь вторжения немцев в Конго, Сенжье приказал своим представителям в Африке переправить в Нью-Йорк, по возможности тайно, всю находившуюся на складах шахт Шинколобве ранее добытую урановую руду.

В результате в сентябре и октябре 1940 г. 1250 тонн урановой руды было отправлено через порт Лобато в Анголе в Нью-Йорк и сложено в пакгаузе на острове Стэйтон Айленд.

В марте 1942 г. Сенжье был приглашен на совещание, созванное Госдепартаментом, Корпорацией по запасам металлов, Советом по сырью и Советом по экономике войны, где он должен был сделать доклад о запасах цветных металлов в Конго. В тот же день в разговоре с Т. Финлеттером, являвшимся специальным консультантом Госдепартамента по экономике и международным делам, и сотрудником Госдепартамента Фейсом, убеждавших его удвоить добычу кобальта, Сенжье сообщил, что его концерн имеет в своем распоряжении еще более важный материал — уран. Сообщение было оставлено без внимания.

Позднее, в апреле, Сенжье снова поднял вопрос об уране, напомнив об этом очень ценном материале, лежавшем в пакгаузе в Нью-Йорке. На этот раз его заявление произвело какое-то впечатление, и даже начались разговоры о перевозке руды в форт Нокс, где хранился золотой запас США.

21 апреля Сенжье предпринял третью попытку, написав Финлеттеру следующее: «Как я уже вам говорил, руда, содержащая радий и уран, — крайне ценный продукт». И снова вместо ответа молчание.

Как теперь известно, Госдепартамент не знал о проекте атомной бомбы вплоть до кануна Ялтинской конференции (февраль 1945 г.), когда я в силу некоторых обстоятельств был вынужден просить информировать о нем государственного секретаря Стетинниуса.

Почему Госдепартаменту не сообщалось о проекте, я не знаю, хотя это, безусловно, было связано со стремлением Рузвельта вести все международные дела единолично и его убеждением, что в атомные дела не следует вмешивать лишних людей.

Как бы то ни было, все равно трудно понять, почему, несмотря на настойчивые заявления Сенжье о ценности урановой руды и всем известный факт наличия в ней радия, чиновники Госдепартамента не предприняли никаких попыток определить ее действительную ценность. На их месте любой человек, даже поверхностно знакомый с редкими металлами, очень заинтересовался бы этой рудой, хотя бы только из-за содержания в ней радия. Тот же, кто хоть немного следил за прессой, должен был бы заинтересоваться и самим ураном, так как в газетах и журналах того времени появлялись статьи, затрагивавшие проблему урана.

В первый день моего вступления на пост руководителя Манхэттенского проекта я имел беседу с полковником Николсом. Основной темой была проблема обеспеченности проекта урановой рудой. По мере обсуждения выяснилась весьма неблагоприятная ситуация. Единственной нашей надеждой была руда «Юнион миньер», о которой дней за десять до этого Николс узнал от Финлеттера. Последний звонил Николсу, чтобы посоветоваться, насколько срочной и нужной является перевозка фирмой «Эфрикен металс» некоторого количества урановой руды в Канаду с целью ее обогащения. Николс попросил некоторое время на изучение этого вопроса. Фирма, как он вскоре выяснил, имеет значительные запасы руды, которая хранится в окрестности Нью-Йорка. Эти сведения были доложены комитету С—1 14 сентября, который высказался за приобретение всей наличной руды.

Мы с Николсом решили, что нужно, не откладывая, встретиться с Сенжье, который, по нашему мнению, был центральной фигурой во всех делах, связанных с африканской урановой рудой.

В тот момент мы еще ничего не знали о предшествовавших тщетных усилиях Сенжье.

На следующее утро, когда Николс начал беседу с Сенжье, тот, помня реакцию Госдепартамента, был очень сдержан в своих ответах. Изучив удостоверение Николса, он спросил:

— Полковник, прежде всего скажите, вы пришли сюда для дела или только для разговоров?

— Я пришел для дела, — со свойственной ему дипломатичностью ответил Николс. И тогда Сенжье сообщил весьма обрадовавшие Николса сведения. Действительно, более 1250 тонн богатой урановой руды, упакованной в стальные контейнеры, хранится в пакгаузе на острове Стэйтен Айленд.

Час спустя воодушевленный Николс покинул кабинет Сенжье, унося с собой предварительное соглашение о немедленной передаче нам всей руды из Стэйтен Айленда, а заодно и всей руды, находившейся на поверхности земли в Конго. Проект соглашения был написан на первом попавшемся под руку клочке желтой бумаги и скреплен вместо печати простым рукопожатием. Подробный текст письменного соглашения предполагалось составить несколько позднее.

Такой способ был характерен для большинства наших сделок в те времена. Коль скоро поставщик сознавал всю важность нашей работы (а в описанном случае это даже не нужно было объяснять), он неизменно проявлял полнейшую готовность предоставить нам свою продукцию или свои услуги в обмен на наши устные заверения о будущей компенсации. При этом мы всегда обещали, что, если почему-либо окончательного согласия достичь не удастся, поставщик не понесет никаких убытков. Это обещание всегда выполнялось.

Руда концерна «Юнион миньер» была очень богата ураном. Первые партии ее, отсортированной вручную, содержали до 65 процентов чистой окиси урана. Эта цифра кажется совершенно неправдоподобной, если учесть, что имевшаяся на рынке руда из Канады и Южно-Африканского Союза[9] содержала десятые или даже сотые доли процента окиси урана.

Располагая запасами этой руды, мы могли спокойно работать без опасения оказаться в тяжелое военное время без исходного материала.

Знакомство с Сенжье помогло нам осознать, сколь важен этот человек для союзников. Начиная с этого дня мы оказывали ему всяческую поддержку. Все детали наших соглашений с ним, в том числе и порядок финансовых расчетов, держались в строгом секрете.

Сенжье, между прочим, был обязан объяснить дирекции банка, почему необходимо завести специальный счет для перевода на него денег, полученных за продажу материалов, обозначенных некоторым условным номером. Чтобы не раскрывать истинных причин, было решено в отчетах Федерального резервного банка не делать никаких упоминаний о наших сделках, соблюдать требование минимума переписки, а ревизорам банка принимать объяснения Сенжье на веру.

Глава четвертая Работы по получению плутония

Чтобы представить себе всю беспрецедентность усилий ученых и инженеров, сделавших гигантский скачок от идеи использования плутония к ее промышленному воплощению, надо учитывать не только новизну этой проблемы, но и время, за которое это было сделано.

Эта работа останется в истории как пример феноменального самоотверженного прорыва в неизвестность, сравнимого, пожалуй, только с первым путешествием Колумба.

На пути лабораторных исследований стояли невероятные трудности. В Чикагской лаборатории велись исследования с целью получения из одного элемента, урана, другого — плутония. Такое превращение атомов одного вещества в атомы другого с физической и химической точки зрения было, по существу, первой научной попыткой воплотить мечту средневековых алхимиков о превращении одних металлов в другие. Весь опыт науки был против нас.

Для осуществления процесса превращения элементов, даже в лабораторных условиях и в ничтожно малых количествах, необходимо было создать реактор, или, как мы его чаще называли, котел, довольно внушительных размеров. Для промышленного получения нового элемента нужен был, естественно, реактор еще больших размеров. По оценкам, лабораторная установка должна была вмещать около 45 тонн металлического урана или двуокиси урана. Такими количествами достаточно чистого урана мы не располагали вплоть до конца 1942 г. Но даже и после 1942 г. лабораторная установка не могла дать нам плутоний в количествах, достаточных для его выделения.

В июне 1942 г., в тот момент, когда инженерные войска были подключены к проекту, работы только что начались. Тогда еще не было экспериментально доказано, что теоретически обоснованный процесс превращения урана в плутоний действительно можно осуществить. Такое доказательство было получено только 2 декабря 1942 г. Прошло несколько недель, прежде чем мы решили вести работы по получению плутония полным ходом и приступили к проектированию первой промышленной установки. 5 октября 1942 г. я впервые посетил Металлургическую лабораторию Чикагского университета, где провел с Артуром Комптоном полдня, осматривая оборудование лаборатории и знакомясь с работами ученых.

Вторая половина дня была посвящена совещанию, на котором присутствовали Комптон и его ведущие сотрудники. Среди них были два лауреата Нобелевской премии Энрико Ферми и Джеймс Франк, а также блестящие венгерские физики Вигнер и Сциллард и помощник Комптона Н. Хилберри. Цель совещания состояла в том, чтобы познакомить меня с их достижениями в данной области знаний, с данными о возможной взрывной мощности атомной бомбы, о количестве делящегося материала, необходимого для бомбы. Особенно важным мне представлялось уяснить те проблемы, над которыми еще нужно работать. Мне также хотелось, чтобы все, включая меня самого, четко представляли те задачи, которые стояли на пути решения центральной проблемы. Меня очень интересовало, сколько потребуется урана-235 для достаточно эффективной атомной бомбы, ибо ответ на этот первостепенной важности вопрос определял масштабы промышленных установок для получения как плутония, так и урана.

Сотрудники Комптона тщательно и добросовестно обсудили все стороны проблемы, подкрепляя свои рассуждения математическими выкладками; каждый мой вопрос получил ответ. Обсуждение было деловым, несмотря на то, что оно основывалось на еще не проверенных на опыте гипотезах.

Перед концом совещания я спросил, насколько точна их оценка количества делящегося материала, необходимого для создания одной бомбы. Я ожидал ответа: на 25—30 процентов, не более. Однако услышанное мною повергло меня в ужас. Ученые совершенно спокойно заявили, что, по их мнению, оценка верна с точностью до двух порядков, т. е. в пределах, отличающихся по величине в сто раз. Следовательно, если определенное ими количество плутония, необходимого для бомбы, равно 40 килограммам, то действительная цифра может лежать где-то между 4 и 400 килограммами. Трагедия такой неточности заключалась в том, что она исключала всякое разумное планирование производства делящихся материалов. При этом я оказался в положении повара, которому приказано обслужить неизвестное количество гостей: или 10, или 1000. Но после тщательного обсуждения этого вопроса я пришел к выводу, что в тот момент более точные данные получить просто невозможно.

Готовых решений не существовало, и вся надежда была на то, что ошибка окажется не такой фантастической. Неопределенность, связанная с необходимым количеством материала для бомбы, преследовала нас все время вплоть до испытания бомбы в Аламогордо (16 июля 1945 г.). Но даже и после этого испытания мы не были полностью уверены, будет ли уран-235 (использованный в бомбе, сброшенной на Хиросиму) вести себя так же, как плутоний, который был в использован в бомбе, сброшенной на Нагасаки.

В результате посещения лаборатории у меня создалось весьма благоприятное впечатление о ней. В научном отношении Металлургическая лаборатория не нуждалась в помощи и вполне могла стать ядром для более широкой организации.

После совещания я продолжил с Комптоном начатый еще ранее со Сциллардом разговор о возможностях уменьшения числа изучаемых способов отвода тепла от реактора. Активно изучались четыре метода: с использованием гелия, воздуха, воды и тяжелой воды. Необходимо было сконцентрировать усилия на каком-то одном из них. К концу дня мы остановили выбор на гелии. Однако вскоре это решение было изменено. Трудности, на которые мы сразу же натолкнулись при проектировании сравнительно небольшого, охлаждаемого воздухом реактора в Клинтоне, помогли нам понять, что обращаться с любым газообразным теплоносителем в больших Ханфордских реакторах будет крайне сложно. Как показали результаты испытаний реактора Ферми в декабре, при соответствующей конструкции реактора в качестве теплоносителя можно применять воду. Поэтому решено использовать воду для охлаждения реакторов в Ханфорде, предназначенных для получения плутония.

Я уехал из Чикаго с убеждением, что плутониевый цикл обещает быть наиболее успешным способом производства материала для бомбы. Все другие рассматривавшиеся способы были связаны с возможностью разделения веществ, имевших ничтожные различия в физико-химических свойствах. В силу этого разработка и реализация промышленного способа разделения этих веществ сталкивалась с огромными трудностями. Превращение значительных количеств урана в ходе цепной реакции в плутоний действительно лежало за пределами существовавших тогда технических возможностей. Зато вторая часть процесса получения плутония (его химическое выделение), хотя и представляла серьезные трудности, все же не выглядела невозможной.

К описываемому моменту было получено лишь микроскопическое количество плутония. Оно было получено чисто лабораторным методом (на циклотроне), не годившимся для производства в значительных масштабах. Под значительными масштабами я подразумеваю не тонны в час, а хотя бы несколько наперстков в день. Даже к декабрю 1943 г. было получено всего два миллиграмма плутония.

В предшествовавшие годы группой Комптона были исследованы несколько возможных способов химического выделения плутония. Однако какой из этих способов наиболее прост — было неясно. Никому также не было известно, как должно выглядеть оборудование для промышленного выделения плутония.

Я возвратился в Вашингтон, убежденный в том, что основные усилия следует направить на организацию плутониевого цикла, отодвинув на более позднее время решение других задач.

Еще до разговоров в Чикаго я начал представлять себе, что мы вовлечены в колоссальное предприятие, значительно превосходившее по своим масштабам все мои первоначальные оценки. В связи с этим совершенно нереальными выглядели надежды, которые мы возлагали на фирму «Стоун и Вебстер». Она даже с помощью субподрядчиков не могла справиться со всем объемом работ по конструированию оборудования, не говоря уже о строительстве. Эксплуатация атомных заводов также представлялась нам очень сложной. Поэтому нам нужно было организовать учреждение, которое могло бы стать основой будущих административных управлений.

Для облегчения положения фирмы «Стоун и Вебстер» надо было перепоручить разработку производства плутония другой фирме. Надо было также решить, поручить ли конструирование, строительство и эксплуатацию одной фирме или нескольким. Мне казалось предпочтительным, чтобы все работы были сосредоточены в руках одной фирмы. Такое решение упростило бы проблему координации работ, которая в противном случае прибавилась бы к моим и без того многочисленным заботам. После изучения всех аспектов и возможностей я пришел к выводу, что существует лишь одна компания, способная выполнить все эти работы. Такой компанией являлась фирма «Дюпон».

Инженерный отдел этой компании, всегда отличавшийся своим высоким профессиональным уровнем, в ходе выполнения больших строительных заказов для армии США стал еще более квалифицированным и энергичным. Персонал этого отдела был опытным в вопросах проектирования и строительства технологически сложных предприятий. В течение нескольких лет ее инженеры весьма успешно сотрудничали со мной в рамках армейского строительства. Это было также немаловажным фактом.

Многим из нас было ясно, что управление установками для получения плутония будет крайне сложным делом, требующим персонала самой высокой квалификации и имеющего опыт в эксплуатации крупных технологических операций. От персонала требовались глубокие знания химии и химической технологии, чем как раз располагали инженеры компании «Дюпон». Необходимость близкого знакомства с атомной физикой была для них менее острой, и в этой области мы вполне могли положиться на Чикагскую металлургическую лабораторию.

Прежде чем принять окончательное решение о привлечении компании «Дюпон», я обсудил его с членами Военно-политического комитета, в особенности с Конэнтом, и получил их согласие.

Следующим шагом была подготовка Чикагской лаборатории к преобразованию. Это оказалось далеко не легким делом. Когда я рассказал о сложившейся ситуации Комптону, он сразу же признал, что фирма «Стоун и Вебстер» действительно перегружена заказами и вынуждена работать не совсем в своей области. Привлечение компании «Дюпон», по его мнению, облегчит дело. Однако он предупредил о возможном сопротивлении некоторых довольно влиятельных лиц из числа сотрудников его лаборатории.

Еще в июне Комптон собирал сотрудников и предлагал привлечь какую-нибудь промышленную фирму для участия в разработке производства плутония. Однако его предложение натолкнулось на яростное сопротивление некоторых ученых. Они просто не представляли грандиозность инженерных, проектных и строительных проблем, которые должны были возникнуть на их пути. Все аргументы в пользу этого предложения они отвергали как несущественные. Когда страсти улеглись, Комптон заявил коллегам о своем намерении осуществить этот план, и его предложение в конце концов было принято. Однако он не сомневался, что у меня будет много явных и скрытых противников такого преобразования, в особенности если мы остановим свой выбор на компании «Дюпон» — символе крупной промышленности. Лично он полностью поддерживал этот выбор и считал его наилучшим из возможных.

Среди сотрудников лаборатории имелась также группа ученых в основном европейского происхождения и, следовательно, ближе знакомых с промышленностью, чем их американские коллеги, которые считали, что всеми инженерно-проектными работами должны руководить они. Причем некоторые из них считали себя подготовленными даже для руководства строительством. Во время моих посещений лаборатории Комптона я неоднократно выслушивал предложения о выделении 50—100 инженеров и проектантов для обеспечения быстрого строительства плутониевого завода. (Абсурдность этих предложений особенно очевидна, если вспомнить, что впоследствии на строительстве такого завода было занято до 45 тысяч человек и даже ресурсы такой компании, как «Дюпон», были на грани истощения, несмотря на громадную поддержку и помощь правительства США.)

Я ни в коей мере не разделял их взглядов, однако объяснить, почему их идеи нереальны, было невозможно из-за крайнего упорства, с которым они их отстаивали. Некоторые убежденные сторонники этих идей продолжали верить в них даже после того, как стали очевидны гигантские масштабы Ханфордского завода, а самые твердолобые из них еще продолжали спорить даже после завершения всех работ.

Несколько месяцев спустя Конэнт высказал мысль о необходимости официального назначения его и Р. Толмена научными консультантами. Конэнт, хотя это мало кто знал, фактически был уже им. Толмен же, выдающийся физик, декан Калифорнийского технологического института и вице-президент НДРК, был в курсе наших дел и время от времени помогал нам.

Я сразу же согласился с предложением Конэнта, как с весьма разумным.