Производство и анализ материалов

 

4.41. К концу 1941 года успехи в производстве материалов для установки цепной реакции были не очень велики. Национальное Бюро Стандартов и колумбийская группа находились в контакте с фирмой Metal Hydrides Co. в Беверли (штат Массачузетс). Эта фирма производила небольшие количества урана в порошке, но попытки увеличить продукцию и выплавить из порошка сплошные слитки оказались мало успешными.

4.42. Аналогично, не удалось получить в больших количествах графит высокой чистоты. Графит, применявшийся в Колумбийском университете, поставлялся фирмой U.S. Graphite Company в Сэджиноу (штат Мичиган). Он обладал высокой степенью чистоты для промышленного продукта, но в нем содержалась нежелательная примесь бора в количестве 1:500 000.

4.43. В значительной мере благодаря заинтересованности Алисона, была исследована возможность увеличения производства бериллия, причем было установлено, что оно было сложно к дорого, но, вероятно, возможно.

4.44. Хотя в области производства достижения были невелики, большие успехи были достигнуты в области анализа. На протяжении всей истории осуществления Проекта разработка достаточно точных методов химического анализа была проблемой первостепенного значения, хотя иногда она заслонялась внешне более эффектными проблемами. В течение этого периода главная ответственность за химические анализы лежала на К.Дж. Роддене и сотрудниках лаборатории Национального Бюро Стандартов; в работе принимал также участие Г.Т. Бинс из Колумбийского университета. К 1942 году несколько других групп приступили к аналитическим работам и с тех пор не прекращали своей деятельности.

4.45. Подводя итоги, можно сказать, что к концу 1941 года не было данных утверждать, что получение материалов в достаточных количествах и достаточной чистоты невозможно, но проблемы были еще далеки от решения.

 

ОБМЕН ИНФОРМАЦИЕЙ С АНГЛИЧАНАМИ

 

4.46. До осени 1941 г. происходил некоторый обмен информацией с англичанами и обсуждение некоторых вопросов с английскими научными представителями, бывшими здесь по другим делам. В сентябре 1941 г. было решено, что Пеграм и Юри должны поехать в Англию и получить сведения из первых рук. Они возвратились в начале декабря 1941 г.

4.47. Вообще, в Англии работа велась в основном по тем же направлениям, что и в США. Что касается проблемы цепной реакции, то англичане концентрировали внимание на тяжелой воде, а не графите, в качестве замедлителя. По разделению изотопов они проделали большую работу над вопросами диффузии, включая общую теорию каскадов. Главное значение этого посещения и других обменов мнениями в течение лета 1941 года заключалось не в точных научных данных, а в общем впечатлении о научных работах. Англичане, в частности Дж. Чэдвик, были убеждены, что можно осуществить цепную реакцию с U-235. Они знали, что в Норвегии производится каждые сутки несколько килограммов тяжелой воды и что германское правительство заказало большие количества парафина с тяжелым водородом; применение этого материала для чего-либо иного, кроме исследований урана, нельзя было себе представить. Англичане опасались, что если немцам удастся получить атомную бомбу раньше союзников, война может закончиться в несколько недель. Чувство срочности и важности задачи, которое осталось у Юри и Пеграма, имело большое значение для дальнейшей работы.

 

ДОКЛАД КОМИТЕТА НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК

 

4.48. В главе III упоминалось об учреждении Комитета Академии Наук. В первом докладе Комитета, в мае 1940 года, содержались такие вопросы: (a) радиоактивные отравляющие вещества, (b) атомная энергия, (c) атомные бомбы; но особое значение придавалось атомной энергии. Второй доклад подчеркнул важность новых результатов с плутонием, но не касался специально вопроса о возможном военном применении процесса деления ядра. Оба эти доклада побуждали значительно ускорить осуществление Проекта.

4.49. Третий доклад (6 ноября 1941 г.) был специально посвящен вопросу о «возможностях взрывной реакции деления урана-235». Если в первых двух докладах Академии Наук не указывалось, что уран может сыграть решающую роль в современной войне, то эта возможность была подчеркнута в третьем докладе. Лучше всего будет привести выдержки из этого доклада.

 

«Со времени нашего последнего доклада успехи, достигнутые в области разделения изотопов, с настоятельней необходимостью выдвинули следующие вопросы: (1) вероятность успеха попытки создания атомной бомбы, (2) разрушительное действие, которое можно ожидать от такой бомбы, (3) время, необходимое для того, чтобы закончить разработку атомной бомбы и наладить производство, и (4) предварительная оценка денежных затрат.

1. Условия создания атомной бомбы. Атомная бомба исключительной разрушительной силы явится результатом сближения достаточных масс элемента U-235, происходящего очень быстро. Это представляется столь же верным, как и всякое предсказание, основанное на теории и эксперименте, но не испытанное практически. Наши вычисления показывают, далее, что требуемые массы могут быть сближены достаточно быстро, чтобы реакция стала действенной…

2. Разрушительное действие атомных бомб. (а) Масса бомбы. Масса урана-235, необходимая для получения взрывного деления при подходящих условиях, едва ли может быть менее 2 кг и более 100 кг. Эти широкие пределы вызваны, главным образом, неопределенностью значения поперечного сечения захвата U-235 для быстрых нейтронов, получаемого из опытов… (b) Энергия, освобождаемая при взрывном делении. Вычисления для случая масс, надлежащим образом распределенных в начальный момент, показывают, что от 1 до 5 процентов энергии деления урана должны освободиться при взрыве, обусловленном делением. Это равно энергии от 2*108 до 10*108 ккал на килограмм урана-235. Таким образом, освобождающаяся при взрыве энергия на килограмм урана эквивалентна энергии взрыва около 800 тонн тринитротолуола.

3. Время, необходимое для разработки и получения необходимого количества U-235. (a) Необходимое количество урана. Так как разрушительная сила современных бомб является в настоящее время важным фактором военных действий, очевидно, что если разрушительную: силу бомб повысить в 10 000 раз, то такие бомбы приобретут решающее значение.

Тем не менее, требуемое количество урана будет велико. Если признать правильным расчет, согласно которому для уничтожения военных и промышленных объектов Германии понадобилось бы 500 000 т бомб из тринитротолуола, то такое же разрушительное действие произвел бы уран-235 в количестве от 1 до 10 тонн.

(b) Выделение U-235. Разделение изотопов урана может быть выполнено в нужных количествах. В настоящее время разрабатываются несколько методов, из которых по крайней мере два представляются вполне подходящими и приближаются к стадии практических испытаний. Это — метод центрифугирования и метод диффузии через пористые перегородки. Другие методы изучаются или нуждаются в исследовании; они могут оказаться в конечном счете лучшими, но пока далеки от технического применения.

(c) Время, необходимое для производства атомных бомб. В данный момент можно лишь весьма грубо оценить время, необходимое для разработки, технического освоения и производства атомных бомб. Однако, если сосредоточить все усилия да выполнении программы, то можно ожидать получения значительного количества атомных бомб через три-четыре года.

4. Грубая оценка материальных затрат. (Цифры, приведенные в докладе Академии под этим заголовком, являются лишь грубой оценкой, так как не было научных и технических данных. Они лишь показывали, что все предприятие обошлось бы колоссально дорого, но затраты были бы такого же порядка, как и другие военные расходы)».

 

4.50. Дальше в докладе говорится о ближайших нуждах и желательной реорганизации.

 

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ

 

4.51. В конце главы I мы подвели итог научным данным, относящимся к делению ядра, за период до июня 1940 г., а в гл. II сформулировали важнейшие проблемы за тот же период. В свете этих формулировок сделаем краткий перечень успехов, достигнутых за восемнадцать месяцев. Прогресс в техническом осуществлении Проекта был невелик. Цепная реакция осуществлена не была; заметного количества U-235 выделить из U-238 не удалось, были получены лишь ничтожные количества Pu-239; производство больших количеств металлического урана, тяжелой воды, бериллия и чистого графита в значительной мере находилось еще в стадии обсуждений. Но были также и успехи. Постоянные стали лучше известны; вычисления были проверены и расширены; предположения о существовании и о ядерных свойствах Pu-239 были подтверждены. До известной степени были изучены технические проблемы, эффективность производственных процессов, издержки производства и графики времени. И, что важнее всего, было показано, что критическая величина бомбы почти достоверно лежит в практически достижимых пределах. В общем, вероятность того, что каждая из проблем будет разрешена, стала значительно больше, чем в 1940 году. Быть может, важнее фактических изменений были изменения в сознании людей. Вигнер, Сцилард и Ферми, возможно, были теперь не более убеждены в реальности атомной бомбы, чем в 1940 году, но с этой идеей освоились многие другие и оценили ее возможные последствия. Повидимому, как англичане, так и немцы считали, что стоит заниматься проблемой атомной бомбы. Кроме того, изменилась вся психология нации. Хотя нападение на Пирл Харбор еще не произошло, нависшая угроза войны ощущалась острее, чем прежде, и затраты сил и средств, которые казались огромными в 1940 году, рассматривались как необходимая предосторожность в декабре 1941 года. Поэтому неудивительно, что Буш и его сотрудники сознавали, что пришло время резко ускорить осуществление проекта по урану. Для этой цели была создана совершенно новая организация управления, которая описана в следующей главе.