Книга Лаврентий Берия. О чем молчало Совинформбюро - Александр Север

13. Получение подробных данных об устройстве атомной бомбы США на принципе имплозии, включая описание:

• нейтронного инициатора в виде полоний-бериллиевого источника нейтронов;

• активного материала в виде δ-фазы плутония;

• оболочки из металлического урана;

• алюминиевой оболочки;

• взрывчатого вещества и симметризующей линзовой системы;

• особенностей сборки атомной бомбы.

2. Фундаментальные физические данные

1941–1942 годы.

1. По данным из Великобритании, критическая масса урана-235 определена в пределах 9–43 кг в зависимости от предположений о величине сечения деления урана, которое требует экспериментального уточнения.

Отметим, что верхнее значение приведенного диапазона (43 кг, которое близко к действительной критической массе урана-235, составляющей около 50 кг), содержащееся в исходных материалах, не попало в доклад сотрудников НКГБ для Л. П. Берии, и далее, в доклад Л. П. Берии И. В. Сталину, где используется значение 10 кг в качестве критической массы урана-235.

1943 год.

2. По данным из Великобритании, отмечается факт подтверждения процесса самопроизвольного деления урана (открыт Г. Н. Флеровым и К. А. Петржаком).

3. Данные из Великобритании содержат фактические значения сечения деления ядер U-235 на уровне σf = (2–3) барн в диапазоне энергий нейтронов от 200 до 800 кэВ. И. В. Курчатов отмечает важность этих данных, так как ранее экспериментальные данные охватывали только небольшую область энергий нейтронов, а теоретические результаты давали различные результаты для существенного диапазона энергий нейтронов от 1 кэВ до 1 МэВ.

И. В. Курчатов приводит в своем анализе две теоретические кривые для сечения деления, по одной из которых сечение деления составляет (1–3) барн, а по другой – (0,03–3) барн в диапазоне энергий нейтронов от 100 эВ до 1 МэВ. (Отметим, что по современным данным сечение деления урана-235 в диапазоне энергий нейтронов от 200 до 800 кэВ составляет σf = 1,32 барна.)

4. Данные из Великобритании содержат значения числа вторичных нейтронов на акт деления (ν = 2–3 нейтрона), а также энергетический спектр вторичных нейтронов.

И. В. Курчатов отмечает необходимость выяснения: к каким (быстрым или медленным) нейтронам относятся эти данные – и отмечает их важность, если они относятся к быстрым нейтронам. (Отметим, что по современным данным для урана-235 ν = 2,42–3,04 во всем энергетическом диапазоне от тепловых нейтронов до энергий в несколько мегаэлектронвольт, а энергетическое распределение вторичных нейтронов практически не зависит от энергии нейтронов, делящих ядро.)

5. В связи с возможностью использования эка-осмия-239 (плутония) в качестве материала для атомной бомбы И. В. Курчатов отмечает необходимость получения данных о характеристиках деления ядер этого изотопа.

1944 год.

6. Информация о существовании радиационного захвата нейтронов ураном-235 и плутонием-239. Данные о том, что сечение радиационного захвата плутония-239 для медленных нейтронов близко к сечению деления. Данные о том, что число вторичных нейтронов при делении плутония-239 медленными нейтронами равно трем. Информация об отступлении от закона 1/v в сечении поглощения медленных нейтронов.

7. Получение данных о сечениях взаимодействия нейтронов с ураном, свинцом, кислородом, водородом.

8. Получение данных о числе нейтронов (ν = 2,6±0,5) при спонтанном делении.

1945 год.

9. Получение точных данных сечений деления урана-235 и плутония-239 быстрыми нейтронами различных энергий.

10. Получение данных о точных значениях критических радиусов для урана-235 и плутония-239.

11. Получение данных о числе вторичных нейтронов, образующихся при делении.

12. Получение данных о процессе спонтанного деления для плутония-240.

13. Получение данных по схеме распространения детонационной волны, процессе деформации материала отражателя, сжатия тела взрывом.

14. Получение данных о свойствах плутония в различных фазах и о его сжимаемости.

15. Получение данных о сечениях деления урана-233 и о возможности его использования для создания атомной бомбы.

3. Разделение изотопов

1941–1942 годы.

1. Для практического получения материала для атомной бомбы (уран-235) в Великобритании рекомендован метод разделения изотопов урана при помощи диффузионного аппарата.

Исходным сырьем для процесса разделения предполагается гексафторид урана, являющийся химически активным веществом, что приводит к усложнению процесса.

1943 год.

2. В материалах, полученных из Великобритании, отмечается, что единственным рациональным способом разделения изотопов урана является газодиффузионный метод. Материалы содержали подробное рассмотрение всех звеньев разделительной машины, которое позволяло разработать у нас модели разделительной установки.

Предпочтение метода диффузии методу центрифугирования явилось для наших специалистов неожиданностью, так как метод диффузии считался у нас практически непригодным для разделения изотопов тяжелых элементов.

3. В материалах, полученных из Великобритании, кратко рассматривались методы термодиффузии, центрифугирования и электромагнитный метод для разделения изотопов урана, которые характеризовались как малопригодные способы для решения данной задачи.

Работы по анализу возможностей этих методов проводились под руководством Я. Б. Зельдовича, Ф. Ф. Ланге, Л. А. Арцимовича.

4. В материалах, полученных из США, отмечается, что из нескольких методов разделения изотопов урана наиболее пригодным является метод газовой диффузии с использованием гексафторида урана и с этой целью в США начато строительство производственных установок.

1944 год.

5. Получение данных о разработке в США Эрнстом Лоуренсом электромагнитного способа разделения изотопов урана.

6. Получение данных об использовании фтороуглеродов в качестве смазывающих веществ в разделительной машине и о способах их химического синтеза.

7. Получение данных о восстановлении металлического урана из четырехфтористого урана.

4. Ядерные реакторы

1942–1943 годы.

1. Информация из Великобритании об осуществимости цепной реакции в смеси окиси природного урана (или металлического урана) с тяжелой водой.

И. В. Курчатов пишет, что эта информация явилась неожиданной для наших физиков вследствие противоречивых представлений о величине сечения захвата тепловых нейтронов в тяжелой воде. По данным Ю. Б. Харитона и Я. Б. Зельдовича, развитие цепной реакции в смеси «уран – тяжелая вода» возможно при условии, чтобы сечение захвата нейтронов тяжелым водородом не превышало 0,3 × 10–26 см2. По результатам опубликованных американских экспериментов, которыми мы пользовались, эта величина составляет 10–26 см2, и таким образом мы пришли к выводу о невозможности осуществления цепной реакции в смеси «уран – тяжелая вода» (по современным данным сечение захвата тепловых нейтронов дейтерием составляет 0,06 × 10–26 см2). В СССР не было этих экспериментальных данных из-за отсутствия необходимого количества тяжелой воды.