Курчатов обсуждал материалы, разбив их на три части, первая из которых относилась к проблеме разделения изотопов. Советские ученые считали прежде, писал он, что центрифугирование — это наиболее эффективный метод разделения. Предпочтение, отдаваемое англичанами газовой диффузии, было неожиданным, но информация о работе англичан делала необходимым включение в советский план наряду с центрифугированием и газовой диффузии.
Материалы, относящиеся к газовой диффузии, замечал Курчатов, представляли собой тщательный, детальный анализ всех этапов процесса, предложенного Симоном. Эта работа еще не была проверена советскими теоретиками, но, как видно, она была сделана группой известных английских ученых. На основе полученного материала можно было целиком воспроизвести и установку, и завод. Это сделало бы возможным, «минуя исходную стадию, начать здесь в Союзе новое, очень важное направление в решении проблемы разделения изотопов»{423}.
Британские исследования, писал Курчатов, показали, что термическая диффузия будет не очень эффективна, так как потребует огромных затрат энергии. Это подтвердила работа Зельдовича, выполненная как раз в это время по просьбе Курчатова. Англичане сделали вывод, что метод центрифугирования не будет эффективным для разделения больших количеств урана-235, но окончательное решение может быть принято, замечал Курчатов, только после того, как установка, разрабатываемая в лаборатории Ланге, будет испытана. Из разведывательных материалов следовало, что масс-спектрографический метод и метод испарения непригодны для разделения изотопов урана. Справедливость этой оценки изучалась Арцимовичем и Корнфельдом. Курчатов привел большой перечень сведений об установке Симона, которые было бы важно знать[118].
Вторая часть памятки касалась «проблемы ядерного взрыва и горения». Здесь самым интересным, по мнению Курчатова, было подтверждение того, что цепная реакция возможна в смеси урана и тяжелой воды. Советские ученые, писал Курчатов, пришли к выводу, что это невозможно. Проблема заключалась не в теоретических расчетах, уже выполненных Харитоном и Зельдовичем, но в данных о сечениях, которые им пришлось использовать в расчетах[119]. Из-за отсутствия мощных циклотронов и больших количеств тяжелой воды советские физики не могли измерить сечение захвата тепловых нейтронов в тяжелом водороде. Теперь эксперименты, проведенные в Кембридже Хальбаном и Коварским, показали возможность осуществления цепной реакции в системе уран — тяжелая вода. Результаты, полученные экспериментальным путем, писал Курчатов, более надежны, чем расчеты, которые требовали нескольких приближений.
Советские физики не могли повторить эксперимент Хальбана — Коварского, так как в стране было всего лишь два-три килограмма тяжелой воды. Следовательно, было важно узнать, какую работу проделали Хальбан и Коварский в дальнейшем, в частности, уехали ли они в Соединенные Штаты, как это предполагалось в разведывательных материалах, и провели ли они эксперименты в лаборатории с большим количеством тяжелой воды.
В этом разделе Курчатов указал еще на два момента, которые были бы важны для советского проекта. Первый относился к конструкции ядерного «котла»[120]. Все опубликованные исследования, замечал Курчатов, основывались на гомогенной смеси урана и замедлителя. Не могло ли стать деление более вероятным, спрашивал он, если бы уран был распределен в замедлителе в виде блоков подходящих размеров? Было бы желательно знать, какой тип системы использовали Хальбан и Коварский и какой тип используется в Соединенных Штатах. Здесь впервые в советских работах говорится об идее гетерогенной системы, к которой пришли Ферми, Коварский и немецкие ученые в 1939 г.
Второй раздел оказался более важным, так как касался альтернативного пути к атомной бомбе. «В части материала, посвященной проблеме ядерного взрыва и горения, — писал Курчатов, — содержатся очень важные замечания об использовании в качестве материала для бомбы элемента с массовым числом 239, который должен быть получен в урановом котле в результате поглощения нейтронов ураном-238»{424}. Курчатов сознавал возможность получения в процессе цепной ядерной реакции делящихся трансурановых элементов. Для советских физиков очень большой интерес представляла статья Макмиллана и Абельсона (июнь 1940 г.), в которой сообщалось о получении элемента 93. Макмиллан и Абельсон писали, что этот элемент распадается, образуя 94-й элемент с массовым числом 239. В разведывательных материалах указывалось, что этот элемент мог быть использован в бомбе вместо урана-235.
В третьей части Курчатовской памятки рассматривалась физика процесса деления. Здесь интересного материала было меньше. Курчатов был, однако, весьма удовлетворен тем, что Фриш подтвердил существование спонтанного деления, открытого Флеровым и Петржаком. Из-за спонтанного деления невозможно, писал Курчатов, держать весь «бомбовый заряд урана» как единое целое. Уран должен быть разделен на две части, которые в момент взрыва должны соединиться с относительно высокой скоростью. «Этот способ приведения урановой бомбы в действие рассматривается в материале и для советских физиков также не является новым, — писал Курчатов. — Аналогичный прием был предложен нашим физиком Г.М. Флеровым; им была рассчитана необходимая скорость сближения обеих половин бомбы, причем полученные результаты хорошо согласуются с приведенными в материале»{425}.
В заключение Курчатов отметил, что материалы, с которыми он ознакомился, заставили его пересмотреть свои взгляды на многие вопросы и нацелиться па три новых направления исследований: разделение изотопов газовой диффузией, цепную реакцию в смеси с тяжелой водой и исследование характеристик элемента 94. Из этих материалов следовало, что для решения урановой проблемы требуется значительно меньше времени, чем думали советские ученые, которые не знали о том, что делается за границей. У Курчатова создалось впечатление, основанное на тщательном изучении материалов, что они подлинные и не рассчитаны на дезинформацию советских ученых. Это особенно важный момент, отмечал он, поскольку советские ученые из-за отсутствия технической базы пока не в состоянии проверить многие данные. Хотя в материалах имеются некоторые сомнительные выводы, писал Курчатов, это связано скорее всего с ошибками британских ученых, а не с источником информации.
118
Среди этих сведений — величина зазора между неподвижными и движущимися частями установки, материал, из которого сделаны мембраны (через мембраны прогонялся гексахлорид урана), а также вопрос о том, были ли найдены смазочные материалы, стойкие к воздействию гексахлорида урана.
119
Эти расчеты были, очевидно, выполнены еще в августе 1940 г., поскольку план Курчатова включал в себя исследования системы уран — тяжелая вода в качестве одного из своих главных элементов.
120
Английский термин для обозначения того, что впоследствии стали называть реактором, — «boiler». Русское название «котел» возникло, по-видимому, как калька с английского. Я не встречал его в документах, предшествовавших этому докладу.