Вначале было решено (предположительно, Техническим советом) получать металлический уран по методам и Риля, и Ершовой, которая получила 1 кг металлического урана в Институте редких и драгоценных металлов в декабре 1944 г. Метод Риля был признан более быстрым и простым. Тем не менее производство металлического урана в промышленных масштабах оказалось трудной задачей. К концу 1945 г. урановый завод был частично готов, но строительство явно не укладывалось в сроки, установленные правительством. Атмосфера становилась напряженной и неприятной, и в начале нового года на завод прибыл Завенягин для ускорения дел. Используя полный набор тех выражений, которыми так богат русский язык, он наставлял руководителей предприятия самым оскорбительным образом. Обстановка нормализовалась после того, как группе Риля удалось получить несколько тонн двуокиси урана достаточной чистоты для экспериментов, которые хотел провести Курчатов. А к сентябрю-октябрю 1946 г. завод в Электростали давал для Лаборатории № 2 уже около трех тонн металлического урана в неделю.
Следующим шагом на пути к бомбе был экспериментальный ядерный реактор, создание которого планировалось Курчатовым с начала 1943 г. Хотя ответственность, лежавшая на нем, резко возросла после августа 1945 г., Курчатов взял на себя строительство экспериментального реактора. Он возглавил реакторную группу, численность которой увеличилась с 11 человек в январе 1946 г. до 76 в декабре.
Летом 1946 г. из Электростали в Лабораторию начали поступать большие партии металлического урана. В августе, однако, в Лаборатории обнаружили, что часть урана содержит слишком большую концентрацию бора. Ванников прибыл в Электросталь для решения проблемы. Его тон в разговорах с заводскими руководителями был вежливым, но угрожающим, и проблема была скоро решена. Если бы примесь не была обнаружена, реактор не достиг бы критичности, поскольку бор является сильным поглотителем нейтронов. Под руководством А. П. Виноградова были разработаны методы анализа примесей в уране. Эти методы позднее были внедрены для контроля качества на заводе в Электростали.
К июлю 1946 г. на территории Лаборатории № 2 было построено специальное здание для реактора размером 15x40 м. Сам реактор собирали в шахте глубиной 7 метров. Там располагалась лаборатория, защищенная от радиации мощными бетонными стенами и толстым слоем земли и песка. Вход в реактор походил на лабиринт из блоков свинца, парафина и борной кислоты. Две независимые подстанции давали электрический ток, необходимый для управления реактором. Для измерения уровня радиации вокруг здания размещались дозиметры, на здании были установлены сирены и световая сигнализация для предупреждения об опасном уровне радиации. В августе, сентябре и октябре Курчатов и его группа построили четыре модели реактора, используя весь уран, бывший в их распоряжении.
20 декабря 1946 г., когда к реактору был добавлен пятидесятый слой, стало ясно, что критичность будет достигнута при 55 слоях вместо планируемых 76. Теперь Курчатов и его коллеги действовали очень осторожно, поскольку реактор приближался к критическому состоянию. В два часа дня 25 декабря был добавлен пятьдесят четвертый слой. Курчатов попросил всех, кто не был непосредственно занят измерениями, покинуть здание; он и пять человек из его группы остались. В шесть часов вечера реактор, управляемый Курчатовым, достиг критичности, и впервые в Советском Союзе, да и во всей Европе, была получена цепная ядерная реакция. Курчатов оставался за пультом управления всю ночь и поднял мощность реактора до 100 ватт, прежде чем заглушил его.
Как только реактор был пущен, некоторые из тех, кто работал на нем, поспешили к зданию, чтобы увидеть его в действии. «Это был для всех нас волнующий и радостный вечер, — писал один из присутствующих. — Сдержанно, как то позволяла рабочая обстановка, но тепло и искренне мы поздравляли друг друга с необычным и особенным рождеством». Курчатов, который более шести лет думал о цепной реакции, был счастлив. «Атомная энергия, — сказал он тем торжественным тоном, которым пользовался в действительности, или тем, который ему приписывают в подобных случаях, — теперь подчинена воле советского человека!». Запуск реактора стал первой важной вехой на пути к бомбе.
* * *
Первый промышленный реактор был построен на Урале в 15 км к востоку от города Кыштыма и в 80 км к северо-западу от индустриального центра Челябинск. Место было выбрано Завенягиным в самом конце 1945 г. Этот район Завенягин знал хорошо, так как, став депутатом в декабре 1937 г., он представлял Кыштымский округ в Верховном Совете. Новый комбинат был назван Челябинск-40 в соответствии с советской практикой давать секретным заводам название близлежащего города и номер почтового ящика. Он должен был стать советским эквивалентом американского комплекса в Хэнфорде.
Челябинск-40 был построен в необычайно красивой местности среди озер, гор и лесов. Место имело также и практические преимущества: поблизости были озера Иртяш и Кызылтяш, огромные запасы воды, необходимой для охлаждения реактора; в районе была лучшая в опустошенной войной стране линия электропередачи; район прилегал к железной дороге и шоссе и был близок к индустриальным центрам Урала, которые могли обеспечить комбинат многими материалами, необходимыми для строительства; он располагался внутри страны и был менее уязвим для нападения вражеской авиации.
Челябинск-40 был построен на земле, которая до Октябрьской революции была частью Кыштымского завода, собственности барона Меллера-Закомельского, дальнего родственника Романовых. В течение нескольких лет перед Первой мировой войной имение управлялось американской фирмой, директором которой был Герберт Гувер, будущий президент США. Гувер способствовал развитию добычи и выплавки меди в Кыштыме. «Русские инженеры были очень способными специалистами-техниками, но им не хватало подготовки для административного управления, — писал он в своих мемуарах. — Между русскими и американцами возникла непринужденная атмосфера товарищества». После революции, однако, химические и металлургические работы были там прекращены. Теперь советские инженеры строили здесь нечто несравнимо большее, чем прежде, и символом этого времени было углубляющееся политическое соперничество двух стран, а не российско-американская дружба.
В первые месяцы 1946 г. были проложены дороги и была подготовлена площадка для строительства; рытье котлованов для фундаментов началось летом. Завенягин поставил во главе строительства Якова Раппопорта, генерал-майора МВД. Раппопорт был одним из ответственных за строительство Беломоро-Балтийского канала в начале 1930-х гг., печально известной стройки, на которой погибли сотни тысяч заключенных. Челябинск-40 также строился заключенными, причем одновременно работало не менее 70 тыс. человек. Осенью 1946 г. был заложен фундамент для главного здания реактора, и к концу 1947 г. оно было готово.
К этому времени было получено достаточное количество материалов для промышленного реактора. В декабре с Казанского вокзала в Москве отправился поезд со всем необходимым для запуска реактора и с членами реакторной группы. Курчатов и Ванников приехали в Челябинск-40 в начале 1948 г. для наблюдения за сборкой реактора. Ванников незадолго до этого перенес сердечный приступ, поэтому решил остаться в вагоне на станции, чтобы избежать ежедневных поездок на расстояние более 10 км из города, где жили рабочие и инженеры. Курчатов остался с Ванниковым, и большую часть следующего года оба провели в Челябинске-40.
Курчатов занимался подготовкой реактора в тесном контакте с Ванниковым, Завенягиным и руководителями нового комплекса. Первым директором Челябинска-40 был Е. П. Славский, один из заместителей Ванникова по Первому главному управлению. Как и большинство других заместителей Ванникова, Славский рано вступил в партию — в 1918 г. Прослужив комиссаром в кавалерии в течение 10 лет, он учился в московском Институте цветных и драгоценных металлов, а затем занимал различные посты в металлургической промышленности, став во время войны директором Уральского алюминиевого завода и заместителем наркома цветной металлургии в 1945 г. Однако в конце 1947 г. во главе комплекса был поставлен Б. Г. Музруков, директор Уральского машиностроительного завода, одного из главных центров танкостроения во время войны. Музруков — бывший морской офицер, назначенный руководителем Уральского завода в 1939 г. в возрасте 35 лет. Причины этой замены не ясны, но Славский остался в Челябинске-40 главным инженером.
* * *
Сборка реактора началась в начале марта 1948 г. Курчатов произнес речь. «Здесь, дорогие мои друзья, наша сила, наша мирная жизнь на долгие-долгие годы. Мы с вами закладываем промышленность не на год, не на два… на века. «Здесь будет город заложен назло надменному соседу». Надменных соседей еще хватает, к сожалению. Вот им назло и будет заложен! Со временем в нашем с вами городе будет все — детские сады, прекрасные магазины, свой театр, свой, если хотите, симфонический оркестр! А лет так через тридцать дети ваши, рожденные здесь, возьмут в свои руки все то, что мы сделали. И наши успехи померкнут перед их успехами. Наш размах померкнет перед их размахом. И если за это время над головами людей не взорвется ни одна урановая бомба, мы с вами можем быть счастливы! И город наш тогда станет памятником миру. Разве не стоит для этого жить?»…
