Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

class="sup">235U, должны проходить через него быстрее, чем более тяжелые молекулы с 238U. Поэтому центральным элементом процесса был барьер, тонкий пористый металлический лист или мембрана с миллионами ультрамикроскопических отверстий на квадратный дюйм. Эти листы сворачивали в трубки, которые были заключены в герметичной емкости, рассеивателе. При пропускании газа, гексафторида урана, через длинную последовательность, или каскад, таких трубок происходило его разделение: обогащенный газ поднимался вверх по каскаду, а обедненный опускался вниз. Однако массы гексафторида 238U и 235U отличаются настолько мало, что получить высокий уровень разделения за одну операцию диффузии было невозможно. Поэтому необходимо было использовать несколько тысяч последовательных ступеней[2126].

Схема такой ступени в разрезе выглядела так:

«Необходимо дальнейшее усовершенствование барьеров, – писал Юри в заключение своего отчета о ходе работ, – но теперь мы уверены, что эта задача может быть решена»[2127]. Однако она еще не была решена, когда Гровс запланировал создание установки газовой диффузии для Манхэттенского проекта стоимостью 100 миллионов долларов; пригодного к использованию барьера еще не было. Американский метод требовал более тонкопористого материала, чем британский; при этом материал этот должен был быть достаточно устойчивым, чтобы выдерживать высокое давление плотного и едкого газа.

В Колумбийском университете экспериментировали с барьерами из меди, но потом, в 1942 году, перешли от нее к никелю, единственному распространенному металлу, устойчивому к коррозионному воздействию гексафторида. Барьеры из спрессованного никелевого порошка получались достаточно прочными, но недостаточно тонкопористыми; сетка, изготовленная методом гальванического осаждения никеля, была достаточно тонкопористой, но недостаточно прочной. Гальванически осажденную сетку разработал англо-американский оформитель-самоучка Эдвард Норрис: исходно она предназначалась для изобретенного им краскопульта нового типа. В 1941 году он присоединился к проекту Колумбийского университета и вместе с химиком Эдвардом Адлером, молодым учеником Юри, приспособил свое изобретение к газовой диффузии. В январе 1943 года казалось, что созданный ими барьер Норриса – Адлера в никелевом варианте можно довести до уровня, пригодного для промышленного применения; тогда в подвале Шермерхорнской лаборатории Колумбийского университета начали сборку пилотной установки, а Гровс дал добро на полномасштабное производство барьеров. 1 апреля, в тот же день, когда в Ок-Ридже начали закрывать ворота, заказ на их производство приняла корпорация Houdaille-Hershey, собиравшаяся построить для этой цели новый завод в Декейтере, штат Иллинойс.

Подходящий материал для барьеров был главной, но не единственной проблемой исследований Колумбийского университета и инженерных разработок Гровса. Гексафторид агрессивно разъедает органические материалы: нельзя было допустить, чтобы на протяжении многих километров труб, насосов и барьеров в газ попала даже одна крупинка жира. Поэтому прокладки насосов необходимо было сделать одновременно непроницаемыми для газов и не использующими смазки; эта задача, которую до тех пор никто никогда не решал, требовала разработки новых типов пластмасс. Материал, из которого в конце концов были изготовлены прокладки, использовавшиеся в Ок-Ридже, получил после войны широкое распространение под фирменным названием тефлона. Одной-единственной, малейшей течи в любой точке многокилометровой системы труб было бы достаточно, чтобы вывести из строя всю установку; Альфред О. Нир разработал портативные масс-спектрометры, которые можно было использовать в качестве высокочувствительных течеискателей. Поскольку на никелевые трубы ушли бы все запасы этого ценного металла, производимого в США, Гровс нашел компанию, готовую обеспечить никелирование внутренней поверхности труб. Для этого использовался сложный новаторский технологический процесс: трубы заполняли электролитом и вращали, пока электрический ток производил осаждение никеля.

Установка, состоящая из нескольких тысяч диффузионных баков, объем самых крупных из которых достигал 3785 литров, не могла не быть громадной: это было четырехэтажной высоты сооружение U-образной формы, почти 800 метров в длину и 320 – в ширину. Площадь крытых помещений составляла более 170 тысяч квадратных метров, более чем в два раза больше, чем суммарная площадь участков всех корпусов «Альфа» и «Бета» комплекса Y-12. Комплекс газовой диффузии, получивший обозначение К-25, не мог поместиться в узкой долине между двумя грядами холмов. Компании Kellex и Union Carbide, взявшие подряд на его строительство и эксплуатацию, нашли сравнительно ровную площадку у реки Клинч, в юго-западном конце территории. Первые геодезические съемки для угольной электростанции, необходимой для установки, начались 31 мая 1943 года.

Вместо проектирования и установки тысяч разных свай для поддержки конструкции строители разровняли и уплотнили весь участок фундамента К-25, для чего им пришлось вскопать, высушить и переместить почти 100 000 кубометров красной глины. Эта работа заняла несколько месяцев; первый бетон – 200 000 кубометров – был залит только 21 октября. К этому времени неудачи в разработке материала, подходящего для изготовления барьеров, привели Гровса к решению отказаться от верхних ступеней еще не построенной установки и ограничить уровень обогащения в ней менее чем до 50 % 235U – при использовании полного набора диффузионных ступеней установка смогла бы обеспечивать переработку природного урана в чистый 235U. Частично обогащенный материал предполагалось затем очищать на калютронах «Бета» комплекса Y-12.

Осенью 1943 года компании Kellex удалось разработать перспективный новый материал для барьеров, который объединял в себе лучшие свойства барьеров Норриса – Адлера и барьеров из прессованного порошкового никеля. Тут стало непонятно, что делать со строившимся в Декейтере заводе Houdaille-Hershey, который должен был производить барьеры Норриса – Адлера. Следует ли его разобрать и переоборудовать для производства новых барьеров ценой некоторой задержки начала работы К-25? Или же поручить всем группам разработки барьеров предпринять последнее объединенное усилие по повышению качества барьеров Норриса – Адлера до пригодного для производства уровня? Гровс и Гарольд Юри яростно спорили по этим вопросам.

Компания Kellex хотела переоборудовать завод Houdaille-Hershey, считая, что лучше задержать начало производства, чем рисковать его полным провалом. Юри считал, что отказ от барьера Норриса – Адлера будет означать, что производство 235U методом газовой диффузии не успеет приблизить окончание войны. В этом случае он не видел смысла продолжать строительство К-25; его высокий приоритет, утверждал он, даже помешал бы другому военному производству, более полезному в близкой перспективе.

Гровс решил передать этот спор на рассмотрение весьма необычной комиссии – специалистов, работавших в области газовой диффузии в Англии. Этой осенью, с возобновлением связей между британской и американской атомными программами, британцы организовали отправку на работу в Америку своих представителей. В эту группу, которую возглавлял Уоллес Акерс из ICI, входили Франц Симон и Рудольф Пайерлс. 22 декабря они встретились с обеими сторонами – представителями Kellex и Колумбийского университета – и взялись за изучение достижений американцев.

Следующее совещание состоялось в начале января 1944 года. Новый барьер, заключили британцы, вероятно, будет лучше, чем