Атомная энергия для военных целей - [76]

12.4. К ноябрю 1942 г. место постройки было выбрано в Лос-Аламосе (Нью-Мексико). Оно было расположено на плато, приблизительно в 30 милях от Санта-Фе. Преимуществом этого места было наличие значительной площади для производства испытаний, но вначале единственными сооружениями на участке было несколько строений, когда-то представлявших собой небольшую школу. Не было ни лаборатории, ни библиотеки, ни мастерской, ни соответствующего силового хозяйства. Единственным средством связи с внешним миром служила извилистая горная дорога. Преодоление всех трудностей, связанных с местными условиями, было в значительной степени результатом напряженной работы научного и военного персонала.

12.5. Директором лаборатории с самого начала стал И.Р. Оппенгеймер. Он прибыл на участок в марте 1943 г. и вскоре к нему присоединились группы и отдельные работники Принстонского, Чикагского, Калифорнийского, Висконсинского и Миннезотского университетов и других мест. Пользуясь энергичной поддержкой генерала Гроувза, Дж. Конанта и других, Оппенгеймер продолжал объединять вокруг себя виднейших ученых, так что конец 1944 г. застал необычайную плеяду светил ученого мира, собранных на плато в Нью-Мексико. Комплектование младшего научного и технического персонала оказалось делом более трудным, так как для таких лиц неудобства места работы не всегда уравновешивались сознанием величия целя. Использование специального инженерного отряда значительно улучшило положение.

12.6. Естественно, что задача собирания необходимой аппаратуры, машин и оборудования оказалась огромной. Три грузовика с аппаратурой из Принстона удовлетворили часть наиболее острых потребностей. Вскоре прибыли циклотрон из Гарварда, два генератора Ван-де-Граафа из Висконсина и высоковольтная установка Кокрофта-Уолтона из Иллинойса. В качестве иллюстрации быстроты, с которой была создана лаборатория, мы можем отметить, что нижний полюс электромагнита циклотрона был установлен 14 апреля 1943 г., а в начале июля уже проводился первый эксперимент. Приобреталось множество других приборов, были выстроены вспомогательные лаборатории, и в настоящее время эта лаборатория является, по всей вероятности, лучшей в мире по своему оборудованию физической лабораторией.

Лаборатория финансировалась по договору, заключенному между Манхэттенским Округом и Калифорнийским университетом.

УРОВЕНЬ ЗНАНИЙ В АПРЕЛЕ 1943 ГОДА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ

12.8. В главе II мы установили общие условия, необходимые для получения саморазвивающейся цепной реакции. Было указано, что имеются четыре взаимно конкурирующих процесса, в которых принимают участие нейтроны: (1) захват нейтронов ураном, приводящий к делению последнего; (2) захват нейтронов ураном без деления; (3) захват примесями и (4) вылет нейтронов из системы. Условием получения такой цепной реакции служит то, что в процессе (1) будет возникать столько же новых нейтронов, сколько их расходуется или теряется во всех четырех процессах, вместе взятых. Указывалось, что процесс (2) можно ослабить устранением изотопа U-238 или применением решетки и замедлителя; процесс (3) можно ослабить достижением высокой степени химической чистоты; процесс же (4) можно ослабить (относительно) увеличением размеров системы. В наших прежних обсуждениях цепных реакций всегда предполагалось, что цепная реакция не должна сопровождаться взрывом системы. Теперь же мы хотим посмотреть, что надо сделать, чтобы заставить систему взорваться.

12.9. По определению, взрыв есть внезапное и бурное выделение (в небольшом объеме) большого количества энергии. Для эффективного взрыва атомной бомбы части ее не должны заметно отодвинуться друг от друга, прежде чем выделится значительная часть имеющейся в наличии ядерной энергии, так как расширение приводит к увеличению вылета нейтронов из системы и следовательно, к преждевременному прекращению цепной реакции. Иначе говоря, эффективность атомной бомбы зависит от отношения: (а) скорости, с которой нейтроны, освобожденные первыми делениями, проникают в другие ядра и вызывают дальнейшие деления и (b) скорости, с которой бомба разлетается на части. Пользуясь известными законами выделения энергии, повышения температуры и давления, расширения твердых тел и газов, можно было оценить порядок промежутка времени между началом и концом ядерной цепной реакции. Почти все технические трудности Проекта связаны с необычайной малостью этого интервала.

12.10. В предыдущих главах мы установили, что саморазвивающаяся цепная реакция не может быть вызвана в массе чистого металлического урана, независимо от ее размеров, из-за паразитного захвата нейтронов ураном-238. Это заключение было результатом различных теоретических вычислений, а также прямого эксперимента. Чтобы получить невзрывающийся котел, можно применить решетку и замедлитель, что в достаточной мере уменьшает паразитные захваты. Для осуществления взрывающейся системы этот прием, как оказалось, неудовлетворителен в двух отношениях. Во-первых, процесс на тепловых нейтронах развивается столь медленно, что в результате получился бы лишь слабый взрыв. Во-вторых, котел получается слишком большим для транспортировки. Поэтому для осуществления взрывающейся системы необходимо исключить паразитный захват, удалив большую часть U-238, или применив плутоний.