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?»…
К концу мая сборка реактора была в основном завершена. В июле реактор начал работать согласно плану производства плутония, но возникли неожиданные проблемы. Началась сильная коррозия алюминиевой оболочки топливных стержней, ее следовало анодировать другим способом. Более серьезным было разбухание топливных стержней и возникновение складок и выступов на поверхности урана; стержни застревали в охлаждающих трубах. Представители Берии подозревали саботаж, но Курчатов заявил, что вполне можно ожидать сюрпризов в поведении материалов в сильных нейтронных полях. Реактор нужно было заглушить, уран вынуть и исследовать, а образовавшийся плутоний извлечь. В проекте реактора были сделаны изменения, и все проблемы были решены.
Второй составляющей в Челябинске-40 была «установка Б»— радиохимический завод, где плутоний выделялся из урана, облученного в реакторе. Завод по выделению плутония был готов в декабре 1948 г. и начал производить плутоний в начале следующего года. Советские отчеты показывают, что освоение производства было особенно трудным, хотя в них не уточняется, в чем заключались проблемы.
Третьей составляющей Челябинска-40 была «установка В»: химико-металлургический завод, где выделенный плутоний очищали и перерабатывали в металл для бомб. И. И. Черняев, директор Института общей и неорганической химии, отвечал за разработку методов очистки плутония. А. А. Бочвар, директор НИИ-9, отвечал за металлургию плутония. Виноградов, «являясь научным руководителем, отвечал за решение проблемы аналитического контроля на радиохимических и химико-металлургических заводах». К июню 1949 г. на заводе было накоплено достаточно плутония для изготовления первой атомной бомбы.
Строительство комбината в Челябинске-40 не прекращалось и после создания атомной бомбы. В начале пятидесятых годов были построены новые промышленные реакторы: в сентябре 1950 г. вступил в строй второй уран-графитовый реактор, за ним последовали еще два аналогичных реактора в апреле 1951 г. и сентябре 1952 г. В январе 1952 г. был запущен небольшой реактор для получения изотопов. Тогда же был построен реактор на тяжелой воде.
* * *
Одновременно со строительством в Челябинске-40 в 1946 г. были выбраны площадки для газодиффузионного и электромагнитного комбинатов для обогащения урана. Первый должен был строиться на Среднем Урале, около Невьянска, примерно в 50 км к северу от Свердловска; ему дали кодовое название Свердловск-44. Второй — на Северном Урале, в Северной Туре, и был назван Свердловск-45. Кикоин и Арцимович назначаются научными руководителями этих двух заводов.
Однако ни с электромагнитным, ни с диффузионным методом дела не шли гладко. Арцимовичу не удавалось получить источники ионов с требуемым током. Проблемы с диффузионным методом были еще более серьезными. Строительство промышленного завода закончилось в 1948 г. Когда он начал работать, в конце последнего каскада вообще не оказалось конечного продукта, и даже в 1949 г. степень обогащения достигла только 40 % — намного меньше 90 % с лишним, требуемых для бомбы. Курчатов поручил Арцимовичу увеличить степень обогащения. Уран, обогащенный до 40 %, был привезен в Лабораторию № 2, и после месяца круглосуточной работы Арцимович и его группа, используя экспериментальную установку, получила 400 граммов урана, обогащенного до 92–98 %.
В ноябре 1949 г. немецким ученым поручили помочь в разработке газодиффузионного процесса. Шесть немцев, включая Герца, Тиссена и Барвиха, были привезены в Свердловск-44. На следующий день после их прибытия Ванников и Кикоин ознакомили ученых с возникшими трудностями. Кикоин объяснил, что завод не достиг ожидаемого уровня обогащения — получено только 50–60 % вместо требуемых 90 % и выше. Кроме того, сказал он, большая часть гексафторида урана в процессе диффузии вообще исчезает. Возможно, дело в коррозии, но химический анализ не мог показать, почему теряется уран. Не могли бы немецкие ученые помочь?
Немцы работали в одной каскадной секции, которая была изолирована от остального каскада. Тиссен занимался методами защиты от коррозии, а Барвих измерял и хронометрировал потери гексафторида урана. Немцы, однако, оказались не в состоянии помочь. Берия прибыл на завод и дал Кикоину и его коллегам три месяца для решения проблемы. В конце концов было обнаружено, что уран теряется внутри компрессоров. Роторы, смонтированные внутри компрессоров, имели арматуру из многослойного железа, внутренние слои были влажными и реагировали с гексафторидом урана. Это не было замечено раньше, поскольку внешние слои оставались сухими. С помощью А. Н. Фрумкина, ведущего физико-химика, группа Кикоина нашла способ справиться с проблемой.
В 1950 г. Берия освободил Кикоина от обязанностей заместителя Курчатова по Лаборатории № 2, с тем, чтобы он сосредоточил свои усилия на газодиффузионном заводе. К концу 1950 г. проблемы на заводе были решены. Макс Штеенбек, познавший все трудности диффузионного процесса, обратился к Берии с предложением о строительстве небольшого завода с центрифугой для «отшлифовки» обогащения после газодиффузионного разделения, и его предложение было принято. Но в декабре 1950 г. Технический совет раскритиковал предложение Штеенбека по заводу с центрифугой, фактически покончив с этой идеей. Примерно тогда же был снижен приоритет электромагнитного разделения. Было решено не строить полномасштабный завод по электромагнитному разделению, а небольшой завод в Свердловске-45, уже завершенный, больше не рассматривался как первоочередной. Эти решения означали, что альтернативы газовой диффузии теперь не были столь нужны. В январе 1951 г. Тиссен сказал Штеенбеку, что проблемы с коррозией на газодиффузионном заводе решены. В 1951 г. газо-диффузионный завод начал производить уран со степенью обогащения легким изотопом свыше 90 %.
Создание атомной промышленности стало замечательным подвигом, в особенности для страны, экономика которой была разрушена войной. Это показывало, что в Советском Союзе были ученые и инженеры, способные создать совершенно новую отрасль промышленности. Более того, это был не единственный высокотехнологичный проект, разрабатывавшийся в Советском Союзе в то время; ракеты и радар также требовали очень квалифицированных специалистов. Это правда, что Советский Союз получил большую информацию о «проекте Манхэттен» и что эта информация повлияла на выбор технических решений. Но это не уменьшает достигнутого результата — создания атомной промышленности за столь короткое время. Между пониманием того, что нужно сделать, и реальным строительством заводов огромная дистанция.
Командно-административная система оказалась способной мобилизовать ресурсы в огромном масштабе и направить их на первоочередной проект. Сталин и Берия приняли дорогостоящую стратегию нескольких альтернативных путей к бомбе. Принципу избыточности следовали почти во всех частях проекта: плутоний и уран-235, графитовый и тяжеловодный реакторы, газодиффузионное и электромагнитное разделение изотопов. Выбор такой стратегии означает, что главным для Сталина было время.
Взрыв в Семипалатинске-21
Клаус Фукс в июне 1945 г. передал детальное описание плутониевой бомбы, но Харитон и его сотрудники стремились проверить все сами, потому что не могли быть полностью уверены в достоверности полученных сведений. Для изучения метода имплозии они должны были выполнить многократные эксперименты с высокоэффективными взрывчатыми материалами, а этого нельзя было сделать в Лаборатории № 2, расположенной на окраине Москвы. Поэтому Курчатов решил организовать филиал Лаборатории в местности, достаточно отдаленной от Москвы, с тем, чтобы там можно было заняться работами по проектированию и изготовлению бомбы. Возглавил новую организацию Харитон, при этом он не пожелал возложить на себя обязанности по административному руководству, чтобы не упускать возможность полностью сконцентрироваться на решении научных и технических задач. По совету Курчатова он обратился к Берии, который выразил согласие назначить инженера на должность административного директора новой организации, оставив за Харитоном обязанности главного конструктора и научного руководителя. Выбор Берии пал на генерала П. М. Зернова — заместителя народного комиссара танковой промышленности, во время войны он способствовал организации массового производства танков. Зернову в то время исполнилось 40 лет, он был всего на год моложе Харитона. До этого он и Харитон не знали друг друга, но теперь между ними установились хорошие деловые отношения.
