Курчатов написал для Первухина доклад, озаглавленный «Протон, электрон и нейтрон», из которого тот мог получить основные сведения о структуре атомов{430}. В следующем месяце он составил более обширный доклад «Урановая проблема», где описал путь, пройденный от открытия радиоактивности к пониманию атомной структуры, и рассказал о разработке ускорителей частиц и их роли в ядерной физике{431}. В этом докладе давался обзор представлений о цепной ядерной реакции по состоянию на июнь 1941 г., когда соответствующие исследования в СССР были прекращены. Курчатов лишь кратко остановился на атомной бомбе, упомянув, что цепная реакция на быстрых нейтронах в блоке урана-235 приведет к «взрыву исключительной силы». Но это будет зависеть, писал он, от «решения невероятно сложной технической задачи выделения большого количества этого изотопа из обычного урана»{432}. Потребуется по меньшей мере несколько килограммов чистого урана-235. Оценки критической массы лежат, отмечал Курчатов, в пределах от двух до сорока килограммов. В этом докладе Курчатов коротко коснулся и элемента 94, но не упомянул, что его можно использовать вместо урана-235 в качестве активного материала для бомбы{433}.
Курчатов писал свой доклад после того, как ознакомился с разведывательными материалами, полученными из Англии. То, что он узнал из них, сильно повлияло на содержание доклада, так как в этих материалах особое внимание уделялось различным возможным типам ядерной сборки[123], в которой мог быть получен элемент 94.[124] Курчатов, однако, не заострил на этом внимания и не сослался прямо на информацию, полученную от разведки. Отсюда можно предположить, что данный доклад был рассчитан на то, чтобы просветить не только Первухина, но и других членов правительства. Тех, кто имел доступ к разведывательным материалам или вообще знал о них, было очень мало. Написав доклад 7 марта, Курчатов передал его черновики помощнику Первухина А.И. Васину, чтобы тот их уничтожил{434}. В последующие годы Курчатов должен был получать специальное разрешение, чтобы показать какие-либо разведывательные данные, полученные из-за границы, своим коллегам-ученым. В те времена он должен был использовать подобную информацию, не ставя своих коллег в известность, откуда она была получена. И он делал это, указывая перспективные направления исследований и выдвигая новые идеи на совещаниях и семинарах. Так, в своей памятке от 22 марта он пишет, что никому не известно, кто автор доклада, но Алиханов и Кикоин ознакомлены с аргументами, содержащимися в нем{435}.
Курчатов встретился со своими ближайшими коллегами — Харитоном, Флеровым, Зельдовичем, Кикоиным, Алихановым и Лейпунским в Москве в гостинице «Москва», чтобы принять решение о главных направлениях исследований{436}. На себя он взял проектирование и постройку экспериментального реактора, производящего образцы элемента 94 для химического и физического анализа{437}. Первое решение, которое ему предстояло принять, заключалось в выборе типа сборки. В своем апрельском докладе Первухину он оценил, что для тяжеловодного реактора потребуется 15 тонн тяжелой воды, две тонны природного урана, а для уран-графитовой системы — 500–1000 тонн графита и 50–100 тонн урана{438}. К началу июля Курчатов выбрал в качестве замедлителя графит, и это несмотря на то, что для тяжеловодного реактора потребовалось бы значительно меньше урана. Главная причина такого выбора заключалась в том, что получить графит было легче, чем тяжелую воду: в Советском Союзе имелись электродные заводы, где производился графит, в то время как строительство головного завода по производству тяжелой воды, которое перед войной планировалось осуществить при азотном заводе в Чирчике в Таджикистане, так и не было закончено. Производство тяжелой воды еще надо было организовывать, и она могла быть получена только «в весьма отдаленные времена»{439}. Курчатов взял на себя прямое руководство работой по созданию уран-графитовой системы, выбрав одного из своих бывших учеников, И.С. Панасюка, в качестве главного помощника{440}.[125] Задача строительства тяжеловодного реактора была возложена на Алиханова, который с неохотой соглашался работать под руководством Курчатова. Работа в этом направлении всерьез началась лишь после окончания войны{441}.
Курчатову не хватало урана для экспериментов. Все, что он мог сделать, — это предложить теоретикам Лаборатории № 2 рассчитать конструкцию сборки. Исай Гуревич и Исаак Померанчук разработали теорию гетерогенной сборки, в которой урановые блоки распределялись в графитовом замедлителе в виде решетки{442}. Такое размещение снижало вероятность резонансного поглощения нейтронов ураном-238, поскольку уменьшало возможность столкновения нейтронов с атомами урана-238 в процессе их замедления, когда вероятность поглощения была особенно велика. Зельдович и Померанчук разработали теорию замедления и поглощения нейтронов в графите и на этой основе развили метод контроля чистоты графита{443}.[126] Эта работа была проделана в 1943 г. В январе 1944 г. Померанчук разработал теорию экспоненциальных экспериментов, в которых ключевые измерения могли быть проделаны еще до окончания полной сборки реактора{444}.[127]
Курчатов знал, что для создания экспериментального реактора потребуются годы. В марте 1943 г. он предложил Леониду Неменову, который еще до войны вел работы по циклотрону в институте Иоффе, построить циклотрон и как можно скорее получить регистрируемые количества элемента 94. Он дал Неменову на это 16 месяцев и отправил его и П. Глазунова, инженера из института Иоффе, в Ленинград, чтобы разыскать там генератор, изготовленный для физтеховского циклотрона{445}.[128] С письмами от Первухина к Андрею Жданову, секретарю ленинградского обкома, Неменов и Глазунов вылетели в Ленинград, взяв с собой более сотни посылок от коллег для родственников в осажденном городе. Самое тяжелое время было позади. В январе 1943 г. Красной армии удалось деблокировать жизненно важную железную дорогу между городом и «Большой землей», как говорили ленинградцы. Но население Ленинграда жестоко пострадало от голода и было сильно ослаблено.
124
Слово «pile» («сборка») стала общепринятым термином в английском языке для обозначения реактора до того, как был принят термин «реактор». Я использую его вместо слова «котел» для периода до 1945 г.; после этого я использую слово «реактор».
125
Флеров продолжил работу по системе природный уран — легкая вода, но вскоре оставил эту идею, как неосуществимую (Там же. С. 62–65).
126
Головин отметил, что эта теория отличается от предложенной Юджином Вигнером в Соединенных Штатах
128
Неменов был сыном основателя Радиевого института, из которого выделился в 1921 г. институт Иоффе.