Страница 14 из 85
В военные инстанции на цензуру поступила статья от одного из работников фирмы «Сименс». Автор выступал под псевдонимом, но проверкой было установлено, что он — заместитель директора «Сименсовского института расщепления атома». Автор с энтузиазмом писал о блестящих перспективах, открывшихся перед Германией «благодаря открытию немецких ученых». Он особенно напирал на то, что энергии взрыва «вполне достаточно, чтобы превратить в развалины и взмести в атмосферу даже гигантский город», и восторженно восклицал: «Какой ужасающей силой уничтожения располагали бы военно-воздушные силы, атакуя врага подобным оружием!» В статье даже утверждалось, что эксперименты со все возрастающими массами урана идут уже полным ходом и во избежание непредвиденных последствий приняты строжайшие меры предосторожности, в частности ведется строжайший контроль температуры урана, облучаемого нейтронами. Предсказывал автор и возможность использования атомной энергии на электростанциях.
Военные немедленно запретили публикацию. Также поступали они и с другими работами. Вплоть до 1942 года в немецкой печати не появилось ни строчки об атомной энергии и связанных с нею физических исследованиях. Однако за десять гитлеровских лет некоторые немецкие физики еще не успели смириться с цензурой, и самые горячие из них добивались права публикации работ об исследованиях, не имевших прямого отношения к урановому проекту. В 1942 году некоторые наиболее безобидные статьи появились в печати.
Хотя имелось достаточно оснований согласиться с выводами Бора и Уилера, совещание 16 сентября так и не пришло к определенному выводу, какой же изотоп урана расщепляется при захвате нейтрона.
Чтобы решить это раз и навсегда, следовало бы поставить эксперимент, подвергнув каждый изотоп в отдельности бомбардировке нейтронами. Но для этого требовалось разделить изотопы, получить некоторое количество каждого из них. Работу поручил!: Хартеку, поскольку он уже имел практический опыт разделения изотопов многих элементов включая ксенон и ртуть. Но с ураном Хартеку еще не приходилось иметь дела. Разделение изотопов урана казалось ему вполне осуществимым, поскольку процесс, разработанный Клузиусом и Диккелем, был довольно несложным и действовал безотказно.
В принципе конструкция аппарата для разделения представляла собой вертикальную колонну из двух вставленных одна в другую труб. Температура внутренней трубы поддерживалась более высокой, и, когда в пространство между внешней и внутренней трубами вводили газообразную смесь двух изотопов, легкий изотоп концентрировался у более горячей трубы и в силу естественной конвекции поднимался вверх. Следовательно, задача заключалась прежде всего в изыскании такого химического соединения урана, которое было бы газообразным.
Тут-то и возникла первая техническая трудность. Хартеку и его сотрудникам вскоре стало ясно, что единственное более или менее подходящее газообразное химическое соединение урана — гексафторид урана (шестифтористый уран) — чрезвычайно агрессивно. Почти все материалы, которые имелись в распоряжении Хартека, очень быстро корродировали под действием этого газа. Не менее неприятным его свойством было и то, что он переходил в твердое состояние уже при температуре чуть ниже 50 градусов или в контакте с самыми разнообразными веществами, включая воду. И все же Хартек решил попытаться. Для начала ему требовалось всего лишь 12 граммов, или один литр, этого газа. В начале октября «ИГ Фарбениндустри» согласилась изготовить требуемое количество, и ей были направлены 100 граммов урана. А в Гамбурге, в лаборатории Хартека, спешно готовились к сборке аппарата Клузиуса—Диккеля.
Тем временем приближался день второго совещания, назначенного на 26 сентября.
В Лейпциге Гейзенберг и Багге торопились с разработкой принципов экспериментальной установки для измерения количества нейтронов, освобождающихся при расщеплении ядер урана. Попутно Гейзенберг занимался и теоретическим рассмотрением цепной реакции. К тому времени он уже четко уяснил возможные методы получения атомной энергии. Их было два, и они принципиально отличались друг от друга. Один позволял осуществить реакцию в некоей «урановой топке» и управлять ею, а другой приводил к взрывному развитию реакции.
Для осуществления управляемой цепной реакции следовало разрешить серьезную задачу — подобрать вещество, которое было бы способно замедлять рождающиеся при делении урана быстрые нейтроны, не поглощая их. При этом замедление должно подчиняться определенным условиям, ибо сам уран-238 весьма «охотно» захватывает нейтроны, скорости которых находятся в определенных границах. Но захват ураном-238 нейтронов, выделившихся при расщеплении ядер, нежелателен, поскольку он будет препятствовать поддержанию цепной реакции. Замедляющее вещество, или замедлитель, должно успевать на весьма малом отрезке пути затормаживать нейтроны до скорости, меньшей скоростей «резонансного поглощения». Только в этом случае нейтроны не будут понапрасну поглощаться атомами урана-238 и станет возможно поддерживать цепную реакцию.
По мысли Гейзенберга, замедлитель и уран следовало перемешать между собой, сделав из них некое подобие пасты. Что же касается взрывного развития реакции, то, по убеждению Гейзенберга, его можно было осуществить, только воспользовавшись чистым ура-ном-235.
Готовился к совещанию и Хартек. Вместе с доктором Суэссом они пытались найти методы создания атомного реактора. Как и Гейзенбергу, им сразу же пришлось столкнуться с проблемой замедлителя. Суэсс экспромтом, как бы в озарении, предложил использовать тяжелую воду. Поначалу Хартек резко возражал. Он-то прекрасно знал, чего стоит набрать даже ничтожное количество этой драгоценнейшей жидкости. Еще в 1934 году он в течение многих недель пропускал ток через небольшой сосуд с водой, ради того чтобы добыть всего лишь несколько кубических сантиметров тяжелой воды. В те дни он работал в Кавендишской лаборатории у самого Резерфорда. И это было первое задание, полученные от него Хартеком. А потом они с Олифантом и Резерфордом провели замечательный эксперимент. Впервые в истории им удалось осуществить ядерный синтез[9]. Но одно дело — несколько граммов для эксперимента, другое — несколько тонн тяжелой воды для атомного реактора. Можно ли было надеяться на согласие властей финансировать приготовление столь значительного количества тяжелой воды? Хартек не сомневался в отказе. И все же достоинства ее как замедлителя были столь высоки, что Хартек не удержался от соблазна рассмотреть хотя бы теоретически реактор с тяжелой водой.
На совещание он привез доклад «Устранение резонансного поглощения в уране-238 путем послойного расположения урана и тяжелой воды». В отличие от Гейзенберга он не считал нужным смешивать уран и воду, по его мнению, эти два вещества следовало располагать чередующимися слоями. Такое техническое решение оказалось по тому времени одним из самых удачных.
Второе совещание выявило необходимость первоочередного проведения двух работ. Во-первых, требовалось изыскать способ получения больших количеств чистого урана-235 и, во-вторых, исследовать количественно все вещества, потенциально пригодные для использования в качестве замедлителя. И уже на этой основе — установить, насколько реально создание атомного реактора на медленных нейтронах.
Теоретическое исследование возможности получения цепной реакции в уране поручалось Гейзенбергу, а Багге предстояло проводить измерения эффективного сечения ядер тяжелого водорода. Хартеку было рекомендовано продолжить попытки выделения урана-235 методом термодиффузии и, кроме того, создать экспериментальную установку для измерения зависимости коэффициента размножения нейтронов от конструктивных параметров атомного котла. В общем распределение работ соответствовало программе[10], намеченной Дибнером и Багге за несколько дней до начала совещания; всем исследователям гарантировалась финансовая поддержка.
9
В 1934 году в Трудах Королевского общества была опубликована статья Олифанта, Хартека и Резерфорда «Эффект превращения тяжелого водорода». Эта работа является одной из тех, которые намного опередили время. Оценивая ее с позиций сегодняшнего дня, можно видеть, что описанное в ней открытие едва ли менее важно, чем открытие Гана и Штрассмана
10
«Предварительная рабочая программа начальных экспериментов по использованию ядерного расщепления». Она датирована 20 сентября 1939 года.