Генри Смит - Атомная энергия для военных целей
Работа котла. Изучение операций, необходимых для нормальной работы котла: загрузка и разгрузка, работа с приборами и т. д.
Проектирование процесса. Изучение возможного процесса производства в целом, ведущее к детальной разработке процессов отдельных его частей.
Исследование извлечения плутония. Сюда включаются все виды работы, необходимые для разработки как процесса извлечения плутония и возможных побочных продуктов котла, так и приготовления их в чистом виде. Основные усилия Металлургической лаборатории были направлены на разработку того процесса производства плутония, который был утвержден 1 июня 1943 г. Однако, другие варианты по-прежнему подвергались исследованию в металлургической лаборатории в Клинтоне в той мере, в какой это было возможно.
Разделение. Процесс растворения урана, извлечения плутония и обезвреживания путем удаления продуктов деления.
Концентрирование. очистка и восстановление плутония. Процессы производства плутония в виде чистого металла и изучение тех свойств плутония, знание которых необходимо для его производства.
Отходы. Существующие новые и возможные методы извлечения продуктов деления и урана из отходов.
Приборы. Разработка и испытание контрольных приборов для химических процессов и для наблюдения за радиоактивностью на всей территории.
Защита. Изучение защитных экранов, определение биологических действий радиоактивной пыли, жидкостей, твердых тел и других материалов, участвующих в процессе, а также защитных мероприятий.
Материалы. Коррозия материалов оборудования, стойкость по отношению к воздействию радиоактивности. Необходимая чистота и методы анализа материалов, участвующих в процессе и т. д.
Получение радиоактивных материалов. Разработка методов выделения радиоактивных материалов, полученных активацией в циклотроне и в котле.
Вопросы эксплоатации. Качество работы оборудования, контроль процесса, обращение с материалами и т. д.
Проектирование процесса. Изучение процесса выделения плутония в целом (мокрый процесс, физические методы), ведущее к детальной разработке отдельных вопросов.
Основные исследования. Изучение основных физических и химических явлений, происходящих в котлах, и изучение основных свойств всех употребляемых материалов. Хотя в Клинтоне наибольшее внимание уделяется полузаводской установке, многие основные исследования также потребуют клинтонских условий (большая интенсивность радиоактивного излучения, большой масштаб производства).
Ядерная физика. Основные свойства ядерного деления, поперечное сечение, выход нейтронов, типы деления и т. д. Другие свойства ядра, важные для процесса, например, поперечное сечение и свойства замедлителя, действие нейтронов на материалы и т. д.
Общая физика. Основные исследования с помощью приборов (электронные, ионизационные, оптические и т. д.), определение атомных масс, изучение нейтронов и α-, β- и γ-излучений, исследования рентгеновских лучей и т. д.
Химия радиоактивных излучений. Действие радиоактивного излучения на химические процессы и химические реакции, вызываемые излучением.
Ядерная химия. Прослеживание продуктов деления, постоянные распада, цепные реакции, исследование ядер, которые могут оказаться полезными для Проекта.
Химия продуктов. Химические свойства различных продуктов и основательное изучение разделения и очистки продуктов.
Общая химия. Химия основных материалов и материалов, связанных с процессом, включая и побочные продукты.
Общая биология. Фундаментальное изучение действия радиоактивного излучения на живые организмы, на обмен веществ и т. д.
Клинические исследования. Основные исследования, как то, гематологические, патологические и т. д.
Металлургические исследования. Изучение свойств U, Pu, Be и т. д.
Технические исследования. Явления, лежащие в основе коррозии, и другие вопросы, исследование которых необходимо для непрерывного технического развития процесса.»
7.47. Рассмотрение этой программы дает представление о большом диапазоне исследований, проведенных для получения необходимых сведений. Многие из указанных здесь тем не являются такими научными проблемами, которые могут быть разрешены небольшой группой ученых в течение месяцев, и скорее представляют целые области для исследований в течение ряда лет. Необходимо было отобрать специальные вопросы, немедленно дающие полезные результаты; однако, одновременно было желательно работать над установлением основных принципов. Например, действие радиоактивного излучения на свойства материалов было почти совершенно не изучено. Необходимо было и эмпирическое изучение свойств отдельных материалов, используемых в котле, и создание общих теорий наблюдаемых явлений. Все усилия должны были быть направлены на главную цель: создание успешной производственной установки.
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
7.48. В организации и в составе участников Проекта происходило много изменений. В течение большей части периода строительства в Клинтоне и в Хэнфорде А.X. Комптон был директор Металлургического проекта; С. К. Алисон — директор Металлургической лаборатории в Чикаго и М. Д. Уитекер — директор Клинтонской лаборатории. Чикагская группа делилась на четыре отдела: физики, химии, технологии и здравоохранения. Позднее физический отдел был разбит на группы общей физики и ядерной физики. Р. Л. Доун был научный руководитель в Клинтоне; в Чикаго подобной должности не было. Назовем некоторых заместителей или помощников директоров лабораторий или проектов и директоров отделений: С. Т. Кантрил, К. М. Купер, Ф. Даниелс, А.Дж. Демпстер, Э. Ферми, И. Франк, Н. Хилберн, Т. Р. Хогнес, В. К. Джонсон, Г. Д. Смит, Дж. К. Стирнс, Р. С. Стоун, Г. К. Вернон, В. В. Ватсон и Э. Вигнер.
Начиная с 1943 г. К. Г. Томас из Monsanto Chemical Co., был председатель комитета по химии и металлургия плутония. Этот комитет связывал деятельность Металлургической лаборатории с работой лабораторий в Лос-Аламосе (см. гл. XII) и других местах. Позднее Monsanto Chemical Co. провела некоторую работу и по важным специальным вопросам, возникшим в связи с работой в Лос-Аламосе.
7.49. На ответственности этих людей было следить за успешным выполнением изложенной выше программы исследований, передавать существенные результаты фирме Дюпон. На их ответственности лежало также давать ответы на вопросы, возникающие у фирмы Дюпон, и одобрять или отвергать планы, предложенные на рассмотрение этой фирмой.
СОТРУДНИЧЕСТВО МЕЖДУ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИЕЙ И ФИРМОЙ ДЮПОН
7.50. Поскольку фирма Дюпон была проектирующей и строительной, а Металлургическая лаборатория — исследовательской организацией, тесное сотрудничество между ними было совершенно необходимо. Фирма Дюпон не только нуждалась в ответах на специальные вопросы, но и должна была получать помощь, критику и предложения по многим вопросам, хорошо известным Металлургической группе. Подобным же образом Металлургическая группа должна была пользоваться исследованиями фирмы Дюпон по многим техническим вопросам проектирования, строительства и эксплоатации. Для того, чтобы способствовать такого рода сотрудничеству, фирма Дюпон выделила одного из своих физиков, Дж. Б. Майлса в Чикаго; многие другие работники фирмы, в частности К. Г. Гринволт, проводили большую часть своего времени в Чикаго. Майлс и Гринволт регулярно посещали собрания лабораторного совета. Эта форма связи не была предусмотрена соглашением для работников Металлургической лаборатории, хотя некоторые члены лаборатории неофициально посещали Вилмингтон. Кроме того Н. А. Уилер был переведен из Чикаго в Вилмингтон и стал членом правления фирмы Дюпон. Существовал, конечно, постоянный обмен докладами и письмами и проводились частые совещания между Комптоном и Р. Вильямсом, представителем фирмы Дюпон. Уитекер проводил большую часть своего времени в Вилмингтоне в то время, когда проектировалась и строилась клинтонская установка.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ
7.51. В январе 1943 г. было принято решение строить установку большой производительности для получения плутония. Это означало постройку котла мощностью в тысячи киловатт и завода по химическому выделению плутония. Компания Дюпон должна была проектировать, построить и эксплоатировать установку. Металлургическая лаборатория должна была производить необходимые исследования. Место для установки было выбрано на реке Колумбия в Хэнфорде (шт. Вашингтон). Первоначальное решение строить установку с гелиевым охлаждением было изменено в пользу более удобного водяного охлаждения. Основными задачами являлись проектирование решетки, загрузка и выгрузка, выбор материалов (в особенности с учетом коррозии и радиации), снабжение водой, управление и приборы, охрана здоровья, химический процесс разделения и проектирование разделительной установки. Были разработаны планы теоретических и технических исследований, а также подготовки кадров. Было достигнуто соглашение между фирмой Дюпон и Металлургической лабораторией о совместной работе.
