1) получить мощный источник нейтронов, для чего построить циклотрон;
2) создать экспериментальный уран-графитовый реактор, на котором доказать реальность осуществления цепной реакции в крупномасштабной (прообразе промышленной) установке;
3) научиться получать макроскопические, оцениваемые килограммами, массы урана-235 и элемента 94 (названного позже плутонием) — горючего для атомных бомб.
С этой целью Курчатов намеревался:
выработать технологию разделения изотопов урана;
разработать промышленную химическую технологию извлечения 94-го элемента из отработавшего в реакторах уранового горючего;
разработать конструкцию атомной бомбы и испытать ее.
К числу первоочередных работ, без которых эта программа не могла быть осуществлена, Курчатов относил получение чистейших (без каких-либо примесей) реакторных материалов — металлического урана и графита; специальных алюминиевых сплавов; создание измерительной техники для обеспечения мер радиационной безопасности людей, занятых в науке и производстве, и т. д.
Научными руководителями основных направлений атомного проекта по предложению Игоря Васильевича были утверждены: он сам — уран-графитовое[469], А. И. Алиханов — тяжеловодное[470], И. К. Кикоин — диффузионное[471], Л. А. Арцимович — электромагнитное разделение изотопов урана[472], Ю. Б. Харитон — конструирование атомной бомбы[473], Л. М. Неменов — строительство циклотрона[474], Б. В. Курчатов — получение плутония, изучение его свойств с постановкой опытов на циклотроне, а затем и на реакторе Ф-1[475], В. А. Давиденко и Г. Н. Флеров — изучение резонансного поглощения нейтронов в уране-238[476].
Создание атомных котлов (реакторов)[477] на природном уране с углеродом в качестве замедлителя Курчатов взял на себя. Такая система давала ему быструю возможность получить плутоний, выделить его химическими методами. Первый опытный уран-графитовый котел он предполагал использовать как физическую экспериментальную установку, которая сначала должна была подтвердить принципиальную возможность осуществимости цепной реакции на природном уране, а затем стать инструментом исследования всех необходимых характеристик реакции и опытной базой подготовки следующего шага — сооружения промышленной установки.
Разработанная на начальном этапе программа совершенствовалась, в нее постоянно вносили дополнения и изменения. Происходило это в связи с тем, что, во-первых, поступала новая развединформация; во-вторых, накапливались результаты собственных исследований; в-третьих, учитывались публикации западных ученых в открытой печати. Разведывательная информация НКВД и ГРУ о ядерных исследованиях за границей, с которой Курчатов был ознакомлен по указанию В. М. Молотова в октябре — ноябре 1942 года, не дала исчерпывающего ответа на вопрос о возможности создания урановой бомбы[478]. Собственная экспериментальная и теоретическая база также была недостаточной, чтобы дать определенный ответ на вопрос о реальности атомной бомбы. Но уже к весне 1943 года у Курчатова, по существу, не оставалось сомнений в теоретической осуществимости бомбы из урана-235. Его теперь беспокоили противоречия в практических данных различных работ по делению урана-235. 4 июля 1943 года в записке на имя М. Г. Первухина он отмечал: «Вопрос этот имеет кардинальное значение, так как от величины сечения деления в этой области крайне резко зависят размеры бомбы из урана-235 и самая возможность осуществления котла из металлического урана»[479].
На этой стадии Курчатов обнаружил принципиально новую возможность конструирования атомной бомбы. В «Записке» М. Г. Первухину от 22 марта 1943 года он писал: «В материалах, рассмотрением которых занимался в последнее время… указано, что… продукты сгорания ядерного топлива в „урановом котле“ могут быть использованы вместо урана-235 в качестве материала для бомбы. Имея в виду эти замечания, я внимательно рассмотрел последние из опубликованных американцами в „Physical Review“ работ по трансурановым элементам (эка-рению-238 и эка-осмию-239) и смог установить новое направление в решении всей проблемы урана». Курчатов имел в виду использование в атомной бомбе плутония-239, который назвал в «Записке» эка-осмием-239. «Перспективы этого направления необычайно увлекательны… — писал он. — Если в действительности эка-осмий обладает такими же свойствами, как и уран-235, его можно будет выделить из „уранового котла“ и употребить в качестве материала для „эка-осмиевой“ бомбы. Бомба будет сделана, следовательно, из „неземного“ материала, исчезнувшего на нашей планете. Как видно, при таком решении всей проблемы отпадает необходимость разделения изотопов урана, который используется и как топливо, и как взрывчатое вещество»[480].
477
Устройство для осуществления управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления урана в это время называли «котлом», название «реактор» появилось позже.
480
Там же. С. 326–327. Из записки И. В. Курчатова М. Г. Первухину об использовании трансурановых элементов.