Ответственная, нелегкая задача — разработка технологической схемы выделения плутония из облученного урана — была решена рядом институтов.
Первые миллиграммы плутония были получены в Лаборатории № 2 Б. В. Курчатовым — братом И. В. Курчатова, возглавлявшим сектор № 3 Лаборатории № 2, с его сотрудниками. Одновременно над технологией промышленного получения плутония работали в Радиевом институте под руководством академика В. Г. Хлопина.
О многочисленных трудностях этой работы писали академик Б. П. Никольский и кандидат химических наук К. А. Петржак:
«В чем же была трудность этой работы? Прежде всего в том, что первые исследования по химии плутония велись без плутония. Работали с его аналогами — торием и нептунием. Причем нептуний первоначально был в невесовых количествах, определяемых счетчиком по числу распадов в единицу времени. Следовало изучить химические свойства нептуния и перенести полученные результаты на плутоний.
Нептуний и плутоний содержатся в облученных материалах в ничтожных концентрациях. Отделение вновь полученных элементов от больших количеств урана и микроколичеств разнообразных по химическим свойствам продуктов деления требует особых химических приемов. Особенно трудной была необходимость очистки плутония и урана от радиоактивных осколочных элементов. Другая трудность, которую предстояло преодолеть, — гамма-излучение продуктов деления с интенсивностью до сотен тысяч гамма-эквивалентов радия на тонну урана. Опыта работы с излучением такой интенсивности не было. Для безопасности работы потребовалась особая радиационная защита, дистанционное управление и контроль производства».
Доктор химических наук 3. В. Ершова, кандидат химических наук М. Е. Пожарская и член-корреспондент АН СССР В. В. Фомин позже так описывали события тех лет.
Для выяснения свойств нового элемента надо было получить его в иных, значительно больших количествах. Речь шла о десятках микрограммов, а затем миллиграммах и граммах. Это было непростой задачей.
В первую очередь нужны были десятки килограммов различных соединений урана: нитрата уранила, двуокиси, закись-окиси, карбида урана и самого металлического урана. К химической чистоте всех соединений предъявлялись очень высокие требования. О сложности работы можно судить по тому, что ни металлический уран, ни его карбид в СССР никто до этого не получал.
Когда инженер Е. Каменская на лабораторной электродуговой печи Гиредмета начала получать первые порции карбида урана, их передавали лично И. В. Курчатову. Инженеры Н. Солдатова и Е. Каменская поставили опыты, целью которых было получение металлического урана путем восстановления его из тетрафторида.
Рафинирование, т. е. очистку от примесей исходного металла, вели в высокочастотной вакуумной печи.
Чистый слиток весом около 1 кг все:
— в Советском Союзе удалось получить в конце 1944 г. Первые металлографические исследования урана провела Т. С. Меньшикова.
На первую рафинировку приехала комиссия во главе с М. Г. Первухиным. До поздней ночи все ждали окончания опыта. Он прошел удачно. Задача но исследованию химии и металлургии урана была решена: было доказано, что можно получить все его соединения необходимой чистоты.
Выделенных из облученного в реакторе урана первых микрограммовых порций плутония было недостаточно: только имея весомые количества плутония, можно было проверить технологический процесс, разработанный на микрограммовых количествах. Не освоив как следует этого технологического процесса, нельзя было спроектировать плутониевый завод и его оборудование.
Новый масштаб опытов, сильная радиоактивность потребовали новой техники эксперимента. В одном из научно-исследовательских институтов Москвы была создана опытная полупромышленная установка. Проектировщики снабдили ее системой дистанционного управления и защитой, необходимой для работы с высокорадиоактивными веществами.
В исследованиях, которые проводились на установке, приняли участие сотрудники Радиевого института и Института физической химии. Руководили научным коллективом Б. П. Никитин, 3. В. Ершова и А. Ратнер.
Требования к чистоте делящихся материалов в материалов, поступающих на облучение, были тогда совершенно необычными для химиков и металлургов. Основной была борьба за удаление нейтронных ядов — так называют элементы, активно' поглощающие нейтроны и препятствующие цепной реакции деления. Список химических элементов, считавшихся нейтронными ядами, включал десятки названий. Предельно допустимое содержание нейтронных ядов в делящемся материале ограничивалось десятитысячными и даже стотысячными долями процента.
Определение таких концентраций примесей находилось на границе возможного. Изыскивались новые приемы анализа, сочетавшие в себе уже известные ядерно-физические, спектральные методы и радиохимические способы повышения концентрирования. И невозможное становилось возможным.
Эти вопросы решались под руководством академика А. П. Виноградова, а также В. Маркова, К. Петржака и Е. Грачевой. Создавались герметичные камеры и боксы для работы с радиоактивными препаратами.
Подобно тому как первооткрыватели радиоактивных элементов перерабатывали тонны руды, чтобы выделить миллиграммы радия, исследователи 40-х годов из сотен килограммов облученного урана стремились получить десятки микрограммов, а затем и миллиграммы соединений плутония.
Первый препарат плутония в весовых количествах был получен 18 декабря 1947 г.
Работать приходилось в трудных условиях. Не хватало помещений, пригодных для нормальной работы. Жить приходилось здесь же, в лабораториях, спать — прямо на графитовых блоках первого советского ядерного реактора.
И. В. Курчатов непрерывно углублял свои знания. Став в начале 1954 г. трижды Героем Социалистического Труда, он не переставал, учиться: организовал в институте курс лекций по ядерной физике и сам первым пошел их слушать; организовал занятия по радиоэлектронике и поручил вести этот курс молодому специалисту. Некоторые ученые, присутствовавшие на лекциях, потом удивлялись:
— Как, Игорь Васильевич, вы умеете определять таланты? Почему именно ему, молодому, поручили?
— Человек по одежке протягивает ножки. Если мы их будем долго держать в коротких штанишках, они на всю жизнь останутся малышами в науке, — отвечал он.
Советские ученые не получали информации о конструкции атомного оборудования от бывших союзников. В то время Советскому Союзу зарубежные страны отказывались продавать да же самые простые физические приборы. В список запрещенных для продажи товаров входил и такой «секретный» материал, как вакуумная замазка. И. В. Курчатов писал: «Советские ученые начали работу по практическому использованию атомной энергии в тяжелые дни Великой Отечественной войны, когда родная земля была залита кровью, когда разрушались и горели наши города и села, когда не было никого, кто не испытывал бы чувства глубокой скорби из-за гибели близких и дорогих людей. Мы были одни. Наши союзники в борьбе с фашизмом — англичане и американцы, которые в то время были впереди нас в научно-технических вопросах использования атомной энергии, вели свои работы в строго секретных условиях и ничем нам не помогли». Советские ученые все делали впервые и сами.
Несмотря на это, уже первые два года деятельности коллектива Лаборатории № 2 дали осязаемые результаты. Но в то же время стало ясно, что пора менять организационную структуру. Переход от лабораторных исследований к широкой программе промышленных разработок требовал создания центра, который взял бы на себя руководство планированием, проектированием, размещением заказов, новым строительством, подготовкой кадров и т. д.
Были созданы органы по управлению атомными исследованиями и атомной промышленностью, наделенные большими полномочиями.
И. В. Сталин понимал, что после Потсдама начнется новый виток тяжелой атомной гонки. Он хорошо представлял себе размер и характер задачи и безошибочно определил, что все зависит от тесного объединения науки и промышленности, от слияния их в один организм.
Прошло не так уж много времени после Потсдамской конференции, как Курчатова стали почти ежедневно вызывать в Кремль. Ему порой казалось, что не он, а сам Сталин возглавляет создаваемую в стране атомную промышленность, а Курчатову приходится быть недремлющим оком Сталина и исполнителем его суровой воли, быть его советчиком по сложнейшим атомным проблемам и отвечать за все, не имея права ошибаться. Сказать, что Курчатову было очень трудно, значит ничего еще не сказать; он постоянно решал задачу со многими неизвестными, не укладываясь в отведенное время и съеживаясь под укоряющими взглядами строгих, экзаменаторов. Подчас он думал, что судьба сыграла с ним недобрую шутку, уготовив такое трудное место на Земле.
