С помощью действовавшего реактора Ф-1 был разработан метод количественного контроля (по изменению реактивности) физических свойств урана, графита и уранграфитовых решеток. По этому методу проверялось качество урана, графита и других изделий, выпускавшихся для первого промышленного реактора.
1.7. Промышленный реактор
Интересно отметить, что проектирование первого промышленного реактора по указанию И.В. Курчатова было начато еще до пуска реактора Ф-1 – настолько он был уверен в положительном исходе пуска Ф-1, да и сроки поджимали. Курчатову не хотелось терять время. И он с огромным риском, в том числе и лично для себя, пошел на то, чтобы как главный научный руководитель работ по ядерной проблеме приступить к проектированию и потом к строительству крупнейшего промышленного ядерного уранграфитового реактора, а затем и сложнейшего радиохимического завода по разработкам В.Г. Хлопина (РИАН).
К этому времени И.В. Курчатов имел большой теоретический багаж и, кроме того, разведывательные данные о ходе работ по использованию ядерной энергии в военных целях в Англии и США. Пройденные этапы работ по Манхэттенскому проекту в США внушали ему уверенность.
В марте 1946 г. (а Ф-1 был пущен в декабре 1946 г.) в конструкторских бюро под руководством И.В. Курчатова началась параллельная разработка двух вариантов промышленного реактора – в горизонтальном и вертикальном исполнении. Главным конструктором вертикального реактора был Н.А. Доллежаль, директор НИИ химического машиностроения, а горизонтального – Б.М. Шелкович, руководитель конструкторского бюро Подольского машиностроительного завода.
В Лаборатории № 2 шла усиленная работа и по изучению возможности получения горючего высокообогащенного изотопом урана-235. О состоянии работ по этому направлению было доложено на Техническом совете в первых числах сентября 1945 г. Шла разработка нескольких выбранных технологий:
• газодиффузионного метода (руководитель профессор, чл.-корр. И.К. Кикоин);
• электромагнитного метода (руководитель профессор, чл.-корр. Л.А. Арцимович);
• термодиффузии (руководитель чл.-корр. А.П.Александров).
В конце 1945 г. Спецкомитет принял решение о привлечении в целях ускорения работ оборонных отраслей промышленности с их конструкторами и технологами.
Для ускорения работ по разработке метода газовой диффузии 27 декабря 1945 г. правительством было принято решение об организации Особого конструкторского бюро на Кировском заводе в Ленинграде (ОКБ ЛКЗ) – начальник Д.В. Ефремов, главный конструктор С.А. Аркин[2]; Горьковском (Нижний Новгород) машиностроительном заводе (ОКБ ГМЗ) – директор А.С. Еляном, главный конструктор АН. Савин. ЛКЗ обладал большим опытом в турбостроении, а ГМЗ – в области создания артиллерийских систем.
С первых месяцев 1946 г. обе эти конструкторские организации интенсивно включились в работу. Научное руководство разработками диффузионного метода было возложено на трех ученых: Н.К. Кикоина – физика процессов, Н.Н. Вознесенского – инженерные решения, С.Л. Соболева – расчетно-теоретические работы.
Для решения смежных вопросов, таких как производство гексафторида урана, обеспечение электрооборудованием и контрольно-измерительными приборами, разработка и изготовление подшипников, специальной смазки для них, обеспечение оборудованием вакуумной техники и многие другие, были привлечены предприятия и институты различных ведомств.
Отечественного опыта, накопленного в лабораториях страны до 1946 г., явно нехватало, хотя научный задел и был. Так, в 1934 г. А.Н. Бродский впервые получил небольшое количество тяжелой воды (дейтерия) методом электролиза. В конце 1930-х годов немецкий ученый-эмигрант Ф. Ланге в Харьковском физико-техническом институте провел лабораторные опыты с применением горизонтальной высокооборотной центрифуги в целях разделения изотопов отдельных веществ. В 1945 г. эта установка Ланге была перебазирована в Москву, в Лабораторию № 2 к Н.К. Кикоину. В 1944—1945 гг. Л.А. Арцимович, разрабатывая электромагнитный метод разделения изотопов урана на ионах его фтористого соединения, установил возможность развития этого метода. Некоторый успех сопутствовал исследованиям по разделению гексафторида урана диффузией против потока пара, которые проводил Д.Л. Симоненко в Лаборатории № 2. Образцы с заметным обогащением по урану-235 были получены в 1947 г.