пшиком, возможным при плохой работе нейтронного инициатора.
Американцы выбирают не «семечко от дыни», а «ежа»
О том, как проходила работа над созданием инициатора в Америке вспоминает Роберт Бэчер (Robert Bacher), руководитель отдела G (Gadget) Манхэттенского проекта во время войны.
14.44. Роберт Бэчер (справа) получает медаль «За заслуги» (Medal for Merit) от генерала Лесли Гровса (слева). В центре – Ричард Толмэн (научный советник Л. Гровса). 12 января 1946 г.[547]
В ходе работы над инициатором возникла «проблема Ферми»:
«Я думаю, что Ферми был очень озабочен тем, чтобы эта потрясающая вещь, «отцом» которой он считался, превратилась в грозное оружие. Он ужасно волновался об этом… Я думаю, что Ферми тревожился по поводу всего проекта, а не только инициатора. Но сосредоточился на инициаторе как на вещи, которую мог рассмотреть. И вещь действительно могла не сработать… Мне кажется, что он почувствовал свою обязанность рассматривать всё, что было даже безрассудно, но могло привести к неработоспособности инициатора. И он действительно изучал каждый вид безрассудности, и, я думаю, что в течение периода, когда я видел его, он через день подходил ко мне или Хансу Бете[548] и придумывал новую причину, почему инициатор мог не работать…»[549].
То, что именно Ферми обнаружил эту проблему, не удивительно. Ведь именно за «нейтронную физику» он и получил Нобелевскую премию! Он имел большой опыт работы с лабораторными нейтронными источниками и знал о многих их «капризах».
14.45. Э. Ферми.[550]
Далее Бэчер рассказал, что так устал от придирчивых фантазий Ферми, что пошёл жаловаться к Оппенгеймеру.
14.46. Роберт Оппенгеймер.[551]
После этого, заручившись согласием Оппенгеймера, он обратился к Никласу Бейкеру (под таким именем участвовал в проекте Нильс Бор) и посвятил его в проблемы, которые ставил Ферми. И Бор с сыном Оге подключились к работе!
14.47. Оге Бор и Нильс Бор.[552]
Принцип работы инициатора – ядерная реакция с участием полония и бериллия с испусканием нейтронов, материальный баланс которой выражается уравнением:
210Po + 9Be → 206Pb + 12C + n
Но это – принцип! А как его осуществить «в железе», т. е. какую инженерную конструкцию нужно сделать, чтобы эта реакция осуществилась внутри плутониевой сферы, схлопывающейся под воздействием ударной волны химической взрывчатки в нужный момент с точностью до миллионных долей секунды?
Быстро найти надёжное решение не удалось. В конечном итоге, только 7 мая 1945 года (всего за два месяца до испытания в Аламогордо!) в Лос-Аламосе состоялся коллоквиум, на котором обсуждались возможные варианты конструкции инициатора. Вот что говорится об этом в извлечённом из фэбээровского «Дела Фукса» материале:
14.48. Извлечение из дела Клауса Фукса в ФБР. «7 мая 1945 года. Координационный совет. Кричфилд говорил о трех потенциальных нейтронных инициаторах реакции деления для имплозии гаджета. Они включали струйный «еж» ("Urchin") Така-Бете (Tuck-Bethe), бериллиевую пробку «Семечко дыни» ("Melon-Seed") Сердака (Serduke) и гранулированный «Никодемус» ("Nichodemus") Н. Бейкера. Джонс обсудил химию полония и процедуры обработки этого материала.[553]
14.49. Джеймс Лесли Так[554] 14.50. Ханс Альбрехт Бете[555]
Но обсуждение – ещё не решение. Вскоре, однако, Бор признал наилучшей конструкцию «ежа» и, к облегчению Бэчера, сообщил об этом Ферми.[556] Бору Ферми поверил. Так была решена «проблема Ферми». Эта конструкция и пошла в дело.
Точная схема «ежа» не опубликована до сих пор. Весьма близкой к действительности можно считать схему, представленную Алексом Веллерстейном (Alex Wellerstein):
14.51. Схема устройства бериллиевого нейтронного инициатора «Urchin».[557]
Вот описание этого устройства:
«Это была полая сфера из бериллия, всего два сантиметра в диаметре. На её внутренней стороне были сделаны пазы, обращенные вовнутрь. В центре сферы с углублениями помещался бериллиевый шар, который центрируется штифтами, встроенными во внешнюю оболочку <эти штифты в виде булавок, и придают всей конструкции сходство с ежом – Ю. Л.>. Внутренности канавок внешней оболочки и внешняя поверхность внутренней сферы покрыты слоем никеля и золота. На никель внутренней сферы нанесена тонкая пленка сильно радиоактивного полония. Полоний излучает альфа-частицы; в не сдетонированном состоянии “ежа” они будут безопасно поглощены золотом и никелем. Но когда бомба «имплозивно сжимается» вокруг него, бериллий и полоний интенсивно смешиваются, производя известную реакцию (бериллий + альфа-частицы = углерод + нейтрон), которая и даёт необходимые нейтроны».[558]
В современных учебниках по ядерной физике уточняется значение этой «сильной радиоактивности»:
«На внутренней сфере и щелях в оболочке осаждено 50 кюри 210Ро (11 мг)»[559]
Отсюда же видно, что схема Веллерстейна неточна – полоний находится не только на поверхности бериллиевого шарика, но и в пазах бериллиевой оболочки.
Очень хороший образ процесса срабатывания инициатора дан в известной сказке «Ёжик в тумане». Сказка начинается так:
«Тридцать комариков выбежали на поляну и заиграли на своих писклявых скрипках».[560]
Действительно, для того, чтобы «заиграл» механизм успешного развития цепной ядерной реакции, необходимо, чтобы из полониево-бериллиевого тумана, порождённого имплозией, выскочили всего лишь несколько десятков «комариков» – тепловых нейтронов.
Вероятно, именно в связи с запретами ДНЯО, Веллерстейн добавляет:
«Значения точных размеров «ежа» варьируются от источника к источнику…Существует и некоторый вопрос о том, каким образом обработаны канавки, были ли они пирамидальны (как в британском отчете) или ребристыми (например, как круглый амфитеатр). Всегда приятно напомнить, что в «еже» есть еще несколько секретных деталей».[561]
Американский ёжик в СССР
А как происходило рождение «ежа» в советском атомном проекте? Я думаю, что в начале масштабной работы (после образования Спецкомитета 20 августа 1945 г и почти до «коронационной» встречи Курчатова со Сталиным 25 января 1946 г) и у Курчатова, и у Харитона не было ясного понимания всей сложности проблемы нейтронного инициирования.
Именно в это время по инициативе Берии была проведена специальная разведывательная операция, известная как «допрос Нильса Бора».[562]
В её ходе состоялась встреча одного из ведущих сотрудников «отдела «С»» Я. П. Терлецкого с Н. Бором в Копенгагене. В ходе «допроса» Бора 14 и 16