Сергей Снегов - Прометей раскованный. Повесть об Игоре Курчатове

— Должны же быть у природы тайны, — рассудительно заметил вернувшийся недавно с Алагеза Мигдал, и его поддержал Ландау. — Иначе что бы нам, физикам, оставалось делать?

Тайна нейтронной прозрачности прояснилась лишь спустя два десятка лет, когда установили, что некоторые ядра имеют «магическую структуру». Практические же выводы из неразъясненной тайны сделали немедленно: ни свинец, ни олово не годятся ни как поглотители, ни как отражатели нейтронов.

Зато известие о том, что резонансный порог поглощения нейтронов надо сдвинуть с 25 до 5 электрон-вольт, не могло не вызвать оживления. Теоретикам приходилось вносить коррективы в расчеты уран-графитового котла. Если новые данные правильны, замедление нейтронов требовалось более быстрое и глубокое, это меняло соотношение масс урана и замедлителя. Курчатов обязал всех, кто работал с котлом, — Панасюка, Померанчука, Гуревича, Фурсова — проверить практические выводы из новых констант, найденных Флеровым и Давиденко, непосредственными экспериментами с уран-графитовыми призмами.

А доклад о том, что уран, рассредоточенный комками в замедлителе, ведет себя лучше, чем равномерно распределенный по всему объему, породил настоящее волнение. Из «эффекта комковатости» вытекало два следствия, и каждое было важно, и каждое горячо обсуждалось.

Первое следствие состояло в том, что равномерная смесь урана и замедлителя малоэффективна. Эксперименты в подвале ИОНХа показывали, что в такой смеси нейтроны, вырвавшиеся при делении легкого изотопа, чуть замедлятся до резонансной энергии, тут же поглотятся первым попавшимся тяжелым изотопом — а тяжелых ядер было в 140 раз больше, чем легких, — и бесполезно исчезнут, не произведя нового деления. Деление разжигали, оно, не разгоревшись, затухало.

Гуревич и Померанчук теоретически обосновали открытие экспериментаторов. На одном из следующих семинаров Померанчук докладывал о созданной ими теории. Невысокий, худощавый, он непрестанно ходил перед доской то вправо, то влево, левой рукой поправлял сползавшие очки, правой наносил мелом на доску уравнения. Высокий тенорок ясно, точно, кратко превращал загадочное наблюдение в физически очевидный процесс.

Оба теоретика докладывали о разработанном ими блок-эффекте.

Уран в реакторе надо было размещать компактными блоками. Померанчук с Гуревичем высчитали и оптимальный размер урана и графита: графит в форме обычных кирпичей, но раза в два побольше, уран в виде цилиндриков — по три-четыре сантиметра диаметром, 15–20 сантиметров в длину. В такой конструкции быстрые нейтроны, вырывающиеся из урановых цилиндриков при делении ядер, замедлялись в графитовых кирпичах ниже вредных резонансных скоростей и снова врывались в урановый стержень, чтобы делить легкий изотоп, а не напрасно поглощаться в тяжелом.

Теория блок-эффекта легла в основу докторской диссертации Гуревича, защищенной летом 1944 года перед специальной комиссией физиков. А еще через десять лет, когда работы по ядерной энергии частично рассекретили, об этом теоретическом исследовании докладывали на международной конференции в Женеве, и доклад вызвал немалый интерес.

Из экспериментов Флерова и Давиденко по эффекту комковатости следовал еще один вывод. Перед войной Зельдович с Харитоном доказали, что в смеси натурального урана с обычной водой цепная реакция не идет. В отличие от тяжелой воды вода обыкновенная сама поглощала слишком много нейтронов. Но вычисление относилось к урану, равномерно распределенному в воде. А если его поместить блоками? Окажись константы поглощения нейтронов в этой гетерогенной системе благоприятными, создание атомного котла значительно упростится: дистиллированная вода — материал несравненно более дешевый и доступный, чем графит.

Курчатов приказал провести контрольные опыты. Пока Флеров с Давиденко ставили новую серию экспериментов, теоретики изрядно поволновались. С одной стороны, было бы великолепно, если бы эффект комковатости оказался столь крупным, что удалось бы перейти на обычную воду, отказавшись от графита. А с другой — было бы обидно, что три года назад не заметили такой возможности и начисто забраковали воду.

Контрольные опыты принесли успокоение и разочарование. Даже при блочном распределении в ней урана обычная вода не годилась для реактора. Ориентироваться нужно было только на графит или тяжелую воду.

Теория атомного котла была разработана и подтверждена экспериментами. Дело оставалось за «малым» — создать котел в виде реальной физической конструкции.