А тут такое положение: в собственно урановой руде – в том, что
геологи называют урановой рудой, - урана в лучшем случае 2 килограмма в
тонне, а, судя по всему, вскоре нам придется перерабатывать и руды с
содержанием 200 грамм урана в тонне. Но чтобы добыть эту руду, надо
перелопатить пустую породу. Как мы оцениваем, для получения 1 тонны
металлического урана нам придется добыть и переработать 100-120 тысяч
тонн различных минералов. Тонна урана занимает объем чуть больше, чем
бочонок в 50 литров, а чтобы эту тонну получить, нужно переработать 2000
полностью груженных железнодорожных вагонов сырья! Представляете?
Но даже эта тонна такого урана прямо для бомбы не годится. Этот
уран нужно либо грузить в ядерный реактор для получения плутония, либо
извлекать из него те 0,711% изотопа уран-235. И вот тут проблемы только
нарастают.
- А руда-то у нас есть?
- Думаю есть. Просто запасы урана у нас практически не
разведаны, на сегодня наши запасы урана – 370 тонн, и даже Курчатову
исследования начинать пока не с чем. Ищем уран по всему СССР и Европе, 307
кое-что взяли трофеями в Германии, думаю, что нужные 50 тонн для
Курчатова все же найдем, и к концу года Курчатов сумеет запустить хотя бы
опытный реактор. Но это опытный реактор, на нем плутония для атомной
бомбы не наработаешь.
Ну, начнем с того, что для управления реакцией получения
плутония из урана-238 в реакторе, в промышленный реактор нужно загрузить
примерно 150 тонн урана и не менее 1000 тонн блоков из чистейшего
графита. Графит и алмаз – это химический элемент углерод, так вот, графит
для реактора должен быть по примесям чище, чем чистейшей воды алмаз.
Как такой графит получать в таких количествах, тоже пока неизвестно.
- Графит замедляет нейтроны, - пояснил Берия, - но их можно
замедлить и с помощью тяжелой воды – я вам об этом уже рассказывал, - это
вода, в молекуле которой вместо двух атомов водорода, два атома дейтерия.
Но на сегодня производство тяжелой воды – это совершенно нерешенная
проблема, и даже, по нашим прикидкам, более тяжелая проблема, нежели
получение чистого графита. Поэтому, думаю, мы сначала начнем получать
плутоний в реакторах с графитом.
Такой реактор для получения плутония будет работать месяца три, только после этого в урановых брикетах в этом реакторе накопится плутоний
в мало-мальски достаточных количествах. Эти урановые брикеты нужно
будет извлечь из реактора, растворить, выделить из урана плутоний (пока не
известно, как), и вот уже этот плутоний, после пока неясной его обработки, можно будет использовать для создания атомной бомбы.
-. Прервись, - остановил Сталин, - сколько плутония будет в уране
после трех месяцев работы промышленного реактора?
- Если ориентироваться на американцев, и на наши расчеты, то не
более 0,01%, то есть максимум до 100 граммов в тонне обработанного в
реакторе урана, но, сколько мы плутония сможем извлечь из этой тонны на
самом деле, пока не ясно, может, грамм 50-60.
- То есть, со 150 тонн урана, обработанного в реакторе, через три
месяца получим до 10 кг плутония. А сколько нужно для одной маленькой
атомной бомбы?
- Столько, примерно, и нужно.
- Значит, с одного промышленного реактора мы сможем получать
всего четыре бомбы в год? – удивился Сталин.
- Хотелось бы, да сразу и столько вряд ли получится. В этом деле
пока ничего не известно - нет ни одной опробованной технологии ни в одном
процессе, требуемом для создания этой бомбы, поэтому думаю, что нас ждут
годы аварий и срывов.
- Это понятно, но, надеюсь, что и ты понимаешь, что все
трудности нужно устранять как можно быстрее. У нас нет времени на эти
аварии и срывы. Кстати, ты сказал, что у нас разведано всего 370 тонн
запасов урана, а только на одну загрузку реактора нужно 150…
308
- Пока что мы основную добычу урана ведем в Германии и Европе,
- сообщил Берия, - а свои запасы пока разведываем. Думаю, что с этим
проблемы не будет – найдем! Лучшие силы геологов работают. Через год, полагаю, в добыче урана у нас будет занято до 600 тысяч человек.
- Сколько, сколько?! – поразился Сталин.
- Меньше не получится, - извиняющимся тоном подтвердил Берия.
Сталин покачал головой.
- М-да…Значит, к концу года мы запустим исследовательский
реактор… А когда начнем строить промышленный?
- Уже начали. Производство плутония будет огромным
комбинатом, и как этот комбинат будет выглядеть, примерно понятно. Вот
мы и начали строить, а подробности, которые получит на исследовательском
реакторе Курчатов, учтем, когда начнем монтаж собственно промышленного
реактора. Надеюсь, что мы его введем в строй не позже 1948 года.
- Хорошо бы, - поддержал надежду Сталин. - Ладно. Но ты
говорил о возможности выделения изотопа урана-235 из урана. Как идут дела
в этом направлению
- Есть, в принципе, несколько способов, однако часть из них
пригодна, скорее, для лабораторных исследований, а для промышленности
подходят два – диффузионный и центрифужный.
- В чем их смысл? Как они разделяют 238-й и 235-й ураны? –
поинтересовался Сталин.
- Уран сначала переводят в газообразную форму – соединяют со
фтором в шестифтористый уран – гексафторид урана, а это газ, - начал
пояснения Берия. - После обработки урана фтором, получается газ, в котором
молекулы урана-238 чуть-чуть тяжелее, нежели молекулы урана-235.
Разница ничтожна: если считать, что молекула 235-го весит
килограмм, то молекула 238-го будет весить килограмм и еще 8 грамм. Эту
разницу – эти 8 грамм в килограмме, в обычной жизни ни на каких весах не
определишь. Вот, скажем, тоже не простое дело – разделить молоко на обрат
и сливки. Так здесь, если объем сливок весит килограмм, то такой же объем
обрата весит килограмм и 120 грамм, т.е. разница заметная, почти 12%, а при
разделении изотопов урана – всего 0,8%. Вот за такую соломинку – за эти
0,8%, - приходится цепляться.
В диффузионном способе используют то, что в газе все молекулы
хаотично двигаются, и тем быстрее, чем легче молекула. Соответственно, молекулы гексафторида урана-235 движутся чуть-чуть быстрее, чем урана-238. И если на пути такого газа поставить перегородку с очень маленькими
отверстиями - диафрагму, то через нее пройдет несколько больше более
быстрых молекул гексафторида урана-235.
- На сколько больше?
- Без слез, как говорится, не выговоришь, - ответил Берия, - на
0,2%. То есть, если взять исходный газ и прогнать его через одну
диффузионную машину – через одну диафрагму, то в нем содержание
309
изотопа урана-235 поднимется с 0,711% всего до 0,712%. Поэтому, полученный после первого обогащения газ запускают в следующую
диффузионную машину, потом в очередную, и так далее, и так далее. После
прохождения, скажем, через 14 машин, содержание увеличится с 0,711% до
0,730%.
- А какое же содержание 235-го урана нам надо иметь в этом газе?
- Не менее 90%.
- Так сколько же нам этих машин надо?! – ужаснулся Сталин.
- Мы их еще не имеем, поэтому сказать трудно, но, полагаем, до 10
тысяч в одной колонне друг за другом, причем разных типов.
- Подожди, - Сталина что-то встревожило. - Если десять тысяч
машин стоят одна за другой, то неисправность одной машины из этих 10
тысяч, будет приводить к остановке всех!
- Да, - невесело подтвердил Берия .- Да добавьте к этому то, что
гексафторид урана чрезвычайно агрессивен и неустойчив, поэтому, как эти
машины создать, пока не понятно. Не понятно и как создать мембраны с
этими мельчайшими отверстиями.
- М-да…Кому поручил конструирование этих машин?
- Наука ратовала за конструкторов Кировского завода в
Ленинграде, я согласился, но на всякий случай поручил и Горьковскому
машиностроительному.
- Знаменитый завод. Выпускал артиллерию, генеральный
конструктор Грабин, а директор – Елян, - без труда вспомнил Сталин.
- Да, но Грабина отвлекать не стали, пушки тоже нужны, поручили
молодому конструктору Савину, ему всего 27 лет.
- Соревнование – это хорошо! – подтвердил Сталин. -
Проектирование, может, и окажется дороже, но зато изделие будет и
дешевле, и качественнее. А по какому пути идут американцы?
- По этому – по пути диффузионного разделения.
- И мы за ними?
- Да, Почти все наши ученые, особенно, из привыкших
копировать, только за этот путь.
- Ты говорил и о каких-то центрифугах, - вспомнил Сталин.
- Мне этот способ очень нравится – простой и понятный, - ответил
Берия. - Газ в центрифуге вращается, более тяжелый уран-238 отжимается к
стенке, сползает вниз, а легкий 235-й отводится через верх. Никаких
диффузионных перегородок.
-