Дэвид Ирвинг - Вирусный флигель
Публикация этого письма привела англичан в ужас. И не мудрено, ведь если теория Бора и Уилера была верна — а она подтверждалась всеми американскими опытами, — тогда новый элемент № 94, или плутоний, должен расщепляться подобно урану-235. Это мгновенно поняли некоторые физики, как только прочитали письмо в «Физикал ревью», и вряд ли они могли приветствовать публикацию такого рода в дни, когда Британия уже вела войну с Германией. Сэр Джемс Чедвик потребовал от британских властей послать энергичный протест американцам.
Но до американцев еще не дошло, что происходит в Европе, и, вероятно, даже самые дальновидные из них не могли представить катастрофу, которая разразится в Европе всего через два месяца. Не представляли в те дни американцы и возможностей атомной энергии. Когда британские власти поинтересовались успехами американцев в атомной физике, то получили заверения, что урановые исследования вряд ли могут иметь какое-либо военное значение. В то же время американцам было известно, что немецкие физики ведут урановые исследования; но военный характер этих исследований они объясняли исключительно тем, что немецкие физики намеренно и успешно вводили в заблуждение свое правительство, единственно ради того, чтобы иметь возможность спокойно работать над чисто научными проблемами.
Все же в этом была и доля правды: в ту пору серьезные ученые, хотя и по разным причинам, еще не принимали активного участия в правительственном атомном проекте, целью которого было создание урановой бомбы. Однако направленность их собственных работ была таковой, что рано или поздно эти работы должны были сомкнуться с работами по атомному проекту. И даже скорее рано, чем поздно.
Как уже говорилось, американские научные журналы прочитывались немецкими физиками от корки до корки. Особенно — «Физикал ревью». Одним из самых внимательных читателей журнала был Вайцзеккер. Он не расставался с ним ни в Институте, ни дома; он читал его в метро по пути на работу и на обратном пути, не обращая внимания на пассажиров берлинской подземки, которые удивленно, а иной раз и подозрительно косились на соседа по вагону, читающего технический и к тому же иностранный журнал. В одну из таких поездок (это было в июле месяце, еще до того как в Германии появились июньские номера американских журналов) Вайцзеккеру впервые пришла в голову мысль, что атом урана 238, захвативший нейтрон, претерпит превращение и станет атомом нового элемента, расщепляемого подобно урану-235 нейтронами. Но при этом возникало одно чрезвычайно важное различие: новый элемент должен был химически отличаться от урана, и, следовательно, отделить его от облученного урана даже с помощью химических методов было уже возможно.
Это теоретическое предположение Вайцзеккера оказалось неточным лишь в одном: в те дни он считал, что процесс распада должен завершаться элементом № 93 (теперь он называется нептунием), этому элементу он и приписывал способность к расщеплению и возможность использовать его для создания взрывчатого вещества вместо урана-235. На деле же американские физики и двое физиков из Кембриджа показали, что нептуний, распадаясь, образует еще один элемент — № 94 (ныне плутоний), который был достаточно стабильным и мог использоваться в качестве ядерной взрывчатки. Не знал в ту пору Вайцзеккер и другого: нептуний и плутоний были уже открыты экспериментальным путем. Это удалось сделать в июне 1940 года двум венским физикам Шинтельмейстеру и Хернеггеру. О своем открытии они, однако, сообщили только в конце года. Но Вайцзеккер не дожидался подтверждения своих рассуждений. Как и многие его коллеги, он тотчас направил письмо в военное министерство. Оно занимало всего пять страниц, и в нем говорилось «о возможностях извлечения энергии из урана-238»; упоминалось также, что новый элемент, возникающий при облучении урана в реакторах, можно было бы использовать трояко, и в частности как «взрывчатое вещество».
4До того как немецкие ученые отчетливо поняли, что сулит им плутониевая альтернатива, они продолжали искать практическое решение задачи получения больших количеств урана-235. Их надежды, как и предвидели Фриш и Пайерлс, были в основном сосредоточены на процессе газовой диффузии, предложенном Клузиусом и Диккелем. С позиций сегодняшнего дня нетрудно осудить немецких ученых за множество ошибок на пути к правильному методу разделения изотопов урана. Однако они не покажутся столь уж грубыми, если вспомнить, что в ту пору еще вообще не умели получать изотопы в сколько-нибудь ощутимых количествах. Исключением являлся лишь тяжелый водород, но и то потому, что между обычным и тяжелым водородом имеется очень большое различие: дейтерий вдвое тяжелее водорода.
В мае 1940 года Хартек и Грот в Гамбурге проводили исследования коррозионного действия особо чистого газообразного шестифтористого урана. В этот газ, нагретый до температуры 100° С, они помещали кусочки стали, некоторых сплавов, чистого никеля. Продержав образец в газе 14 часов, они вынимали его и взвешивали. Стальной образец сильно менялся в весе. Сталь не выдерживала воздействия газа, зато вес никелевого образца оставался прежним. Не изменился он даже после того, как Хартек и Грот повторили опыт при температуре 350° С. Никель оказался самым устойчивым из всех металлов. Но в ту пору именно он считался самым дефицитным, и это в какой-то степени повлияло на всю судьбу уранового проекта в Германии. Результаты испытаний, проведенных Хартеком, были обескураживающими, срочно требовались какие-то новые решения. Тогда военное министерство направило Карлу Клузиусу в Мюнхен письмо, в котором запрашивало его совета относительно возможности замены шестифтористого урана каким-либо другим соединением. Через неделю Клузиус ответил, что единственной возможной заменой, единственным известным соединением урана, которое в данном случае может рассматриваться, является пятихлористый уран. Однако его применение сулит едва ли меньшие, а возможно и большие, трудности, чем применение шестифтористого урана.
Таким образом, в то время считалось, что единственный путь для получения урана-235 есть метод разделения изотопов с применением шестифтористого урана. На заводе «ИГ Фарбениндустри» в Леверкузене, где имелся богатый опыт работы с соединениями фтора, началось сооружение установки для производства больших количеств этого газа.
Однако нашлись в Германии и такие ученые, которые понимали, что метод разделения изотопов в газовой среде очень сложен на практике и к тому же вовсе не единственный. Сам Клузиус, один из его авторов, искал новых путей. Он намеревался разработать такой метод обогащения урана, в котором в качестве рабочих агентов использовались бы жидкие растворы, а не газ. Он предложил военному министерству одно из возможных решений: «Накопленный нами опыт работы с летучими соединениями урана показывает, что подлинного успеха мы можем добиться только в случае, если перейдем к процессу, в котором рабочими агентами являются жидкости». Подобного мнения придерживался и физик из Гейдельберга Флейшман. Почти одновременно с Клузиусом он нашел сходное решение. По предложению Флейшмана, следовало воспользоваться слегка измененным процессом, примененным Юри для выделения изотопа азота; этот процесс, подобно новому процессу Клузиуса, также основывался на законе распределения Нернста, и, по мысли Флейшмана, в нем должны были участвовать два раствора: водный раствор нитрата урана в эфире. Теория показывала, что в эфире концентрация ионов урана-235 должна повышаться, а это, в свою очередь, позволит затем выделять нужный изотоп физическими методами.
Предложения Клузиуса не были голословными, уже с января 1940 года у себя в Мюнхене он начал опытную проверку нового принципа. Ему удалось разделить ионы натрия и лития, и в мае он сообщал об обнадеживающих результатах. Однако, когда он и его сотрудник Майерхаузер попытались этим же способом разделять ионы элементов, имеющих большее сродство (а такими являются редкоземельные элементы), их постигла неудача. Ученым пришлось обратиться к другому, более сложному принципу разделения, принципу «встречного потока».
Новый принцип также подвергся экспериментальной проверке в лаборатории Клузиуса. Здесь на первых порах была установлена металлическая, а затем стеклянная колонна для разделения и начались поиски наиболее подходящей соли урана. В первых опытах, которые успел провести Клузиус, он работал с солями редкоземельных элементов — перхлоратом неодима и перхлоратом иттрия. Опыты определенно указывали на преимущества процесса с использованием жидких растворов и даже на его практическую перспективность.
И все же конкретного решения не мог предложить никто. Когда в октябре 1940 года в Лейпциге собрался Бунзеновский научный конвент, трудности практического применения известных методов разделения для массового производства урана-235 стали предметом особого рассмотрения. На этом Конвенте были предложены некоторые новые методы. Так, Вальхер описал опыты получения небольших количеств изотопов с помощью масс-спектрометра, а профессор Мартин доложил о работе, проведенной его институтом в Киле. Здесь осваивался совершенно новый метод, основанный на применении ультрацентрифуг и особой техники «умножения». Правда, новизна метода была относительной в том смысле, что работа над ним началась сравнительно давно. А в самые первые дни войны Мартин уже получил от военного министерства приказ доложить о состоянии работы в области разделения изотопов. Поскольку теперь это должно было делаться во имя «интересов ядерных исследований», ему было предложено закончить первый опытный образец установки как можно скорее. Однако приказ военного министерства сам по себе еще не есть решение проблемы, и даже спустя год с лишним, в октябре 1940 года, многие технические трудности оставались все еще не преодоленными.
