Наследие Хиросимы - Эдвард Теллер

Число протонов в ядре любого атома данного элемента всегда одинаково, а число нейтронов может меняться. Например, в обычном уране примерно у 139 атомов из 140 имеется 146 нейтронов; вместе с протонами их общее число составляет 238. Поэтому эту распространённую форму урана называют ураном-238. Но в каждом 140-м атоме не хватает трёх нейтронов, поэтому его называют ураном-235.

В реакторе дополнительный нейтрон направляют в массу, содержащую ядра обоих типов урана. При подходящих условиях велика вероятность, что этот нейтрон захватит одно из ядер урана-235, поскольку такие ядра жадно поглощают нейтроны. Когда дополнительный нейтрон присоединяется к ядру урана-235, высвобождается значительная энергия, вызывая бурное движение внутри ядра. В результате ядро расщепляется, или делится, на две заряженные части. Они разлетаются под действием взаимного электрического отталкивания и высвобождают ещё больше энергии, чем при первоначальном присоединении нейтрона к ядру урана-235. Когда две заряженные части ядра разлетаются, они выбрасывают дополнительные нейтроны — один, два, три или больше — с огромной скоростью, около 10 000 миль в секунду. Некоторые из них захватываются другими атомами урана-235, расщепляют их, и новые нейтроны разлетаются, расщепляя ещё больше атомов урана-235. Так цепная реакция вызывает «демографический взрыв» нейтронов. Одновременно выделяется огромное количество энергии в виде тепла и излучения.

В атомной бомбе энергия, образующаяся при первоначальном делении и последующей цепной реакции, не контролируется. Когда один нейтрон расщепляет ядро атома урана-235, осколки в среднем выбрасывают два нейтрона. Эти два нейтрона ударяют по двум другим ядрам и порождают четыре; те расщепляют ещё четыре ядра урана-235 и выбрасывают восемь нейтронов. После того как число энергичных нейтронов, выброшенных расщеплёнными атомами, удваивается восемьдесят раз, весь материал почти мгновенно превращается, выделяя колоссальную энергию — достаточную, чтобы разрушить такой город, как Хиросима.

В ядерном реакторе, напротив, баланс нейтронов тщательно регулируют. Цепной реакции не дают быстро нарастать; когда энергия выделяется с точно заданной скоростью, устанавливается равновесие. В реактор помещают материалы, поглощающие избыточные нейтроны на каждом этапе цепной реакции, чтобы новых нейтронов образовывалось ровно столько, сколько теряется или захватывается внесёнными материалами.

Ещё до конца Второй мировой войны, ещё до испытания первой атомной бомбы, группа учёных из чикагской реакторной лаборатории, носившей кодовое название «Металлургическая лаборатория», составила планы будущего применения реакторов. В группу входили Ферми, Силард, Вигнер, Артур Комптон, Уолтер Зинн, Сэм Эллисон и Элвин Вайнберг. Они ставили перед собой высокие цели. Учёные предвидели, что в будущем потребности в энергии можно будет удовлетворять за счёт ядерных источников. Их блестяще продуманная программа с тех пор влияла на взгляды учёных и промышленников.

Но с наступлением мира импульс ранних разработок угас. Многие замечательные учёные оставили проекты реакторов. Некоторые вернулись по окончании войны в университетские лаборатории, уверенные, что все реакторные проблемы решены. Другие ушли потому, что и после войны исследования реакторов оставались окутаны секретностью. Учёные, считавшие своим патриотическим долгом жить по правилам секретности во время войны, в мирное время находили те же ограничения тягостными.

После войны были веские причины сохранять секретность реакторных работ. Главной трудностью в производстве ядерного оружия тогда, как и теперь, было получение делящегося материала для боеприпасов; реакторы можно приспособить для производства плутония — материала атомной бомбы, сброшенной на Нагасаки. И всё же вскоре после войны Соединённые Штаты предложили миру раскрыть основные секреты реакторов.

Но русские, у которых были собственные способы узнавать наши секреты и достаточно талантливых учёных, чтобы ими воспользоваться, отвергли ядерное сотрудничество, предложенное нашим планом Баруха. Поэтому американская программа реакторов оставалась засекреченной.

Несомненно, эта секретность повредила развитию реакторов. Наука процветает при свободном обмене мнениями, и учёные, если могут выбирать, почти всегда предпочитают открытые проекты секретным. Когда стало ясно, что реакторные исследования будут проводиться в условиях строгой секретности, так много учёных вернулось к свободе университетских лабораторий, что Комиссия по атомной энергии решила закрыть одну из двух своих реакторных лабораторий. Комиссия сочла, что в Оук-Ридже не хватало заинтересованных научных кадров для продолжения программы. Многие учёные Оук-Риджа утратили доверие к Комиссии и вовсе ушли с государственной службы. Несколько человек перешли в Аргоннскую лабораторию — новый дом бывшей чикагской Металлургической лаборатории. Но несколько упорных и преданных своему делу учёных настояли на продолжении работ в Оук-Ридже.

Юджин Вигнер оставался в Оук-Ридже достаточно долго, чтобы основать школу реакторной инженерии. Её выпускников называли докторами свайной инженерии — сокращённо DOPE. Одним из них был никому не известный тогда капитан ВМС, применивший полученные знания для создания атомной подводной лодки и дослужившийся до адмирала: Хайман Риковер.

В конце концов Вигнер покинул Оук-Ридж и вернулся в Принстонский университет. Но небольшая группа специалистов по реакторам во главе с Элвином Вайнбергом осталась в Оук-Ридже и работала в ужасно тяжёлых условиях, несмотря на призывы Комиссии по атомной энергии переехать. Постепенно их усилия привлекли новых сотрудников и признание; именно им мы обязаны тем, что сегодня у правительства США есть две прекрасные лаборатории — Оук-Ридж и Аргонн, — занимающиеся главным образом реакторами. Но на восстановление после спада, последовавшего за Второй мировой войной, ушли годы. Этот спад — одна из причин, по которым лидерство в атомной энергетике так скоро ускользнуло от нас.

Небольшая группа учёных, собравшаяся вокруг Вигнера и Вайнберга в Оук-Ридже и Зинна в Аргонне, взялась за множество трудных долгосрочных задач. Какие материалы лучше всего использовать в реакторах? Как экономичнее производить наиболее подходящее топливо? Смогут ли реакторы конкурировать с самыми эффективными обычными источниками энергии? Задача была нелёгкой; её решали в поте лица, порой со слезами и с надеждой, что усилия обойдутся без кровопролития.

В ответ на надежду, что развитие реакторов обойдётся без крови, и с учётом их опасности и необходимости соблюдать высокие стандарты безопасности в 1947 году Комиссия по атомной энергии учредила Комитет по безопасности реакторов.

Я стал первым председателем комитета. В те первые годы он был примерно так же популярен и так же необходим, как регулировщик дорожного движения. Некоторые мои друзья, с нетерпением ожидавшие прогресса в реакторной области, называли его Комитетом по предотвращению реакторов и подшучивали надо мной, говоря, что меня назначили в тормозной отдел Комиссии по атомной энергии.

Официально комитет должен был оценивать безопасность планируемых реакторов. Но он взял на себя и не порученную ему, неофициальную роль: мы пытались помогать разным группам, работавшим над реакторами, обмениваться знаниями. В обоих важных направлениях комитет преуспел. Благодаря большой осторожности и немалой удаче в первые годы в нашей юрисдикции не произошло ни одной смертельной аварии на реакторе. А, став центром