Атомная бомба: история проекта в СССР

Пять этапов создания первой советской атомной бомбы

Текст: Екатерина Призова
12.01.2014, 11:30

"Отец" советской атомной бомбы академик Игорь Курчатов родился 12 января 1903 года в Симском Заводе Уфимской губернии (сегодня это - город Сим в Челябинской области). Его называют одним из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях.
С отличием окончив Симферопольскую мужскую гимназию и вечернюю ремесленную школу, в сентябре 1920 года Курчатов поступил на физико-математический факультет Таврического университета. Уже через три года он досрочно с успехом закончил вуз. В 1930 году Курчатов возглавил физический отдел Ленинградского физико-технического института.


Докурчатовская эпоха
Работы в области атомного ядра в СССР начались еще в 1930-х годах. Во всесоюзных конференциях АН СССР того времени принимали участие физики и химики не только советских научных центров, но и иностранные специалисты.

В 1932 году были получены образцы радия, в 1939 был произведен расчет цепной реакции деления тяжелых атомов. Знаковым в развитии ядерной программы стал 1940 год: сотрудники Украинского физико-технического института подали заявку на прорывное по тем временам изобретение: конструкцию атомной бомбы и методы наработки урана-235. Впервые обычную взрывчатку было предложено использовать как запал для создания критической массы и инициирования цепной реакции. В будущем ядерные бомбы подрывались именно так, а предложенный учеными УФТИ центробежный способ и по сей день является основой промышленного разделения изотопов урана.

В предложениях харьковчан были и существенные изъяны. Как отметил в своей статье для научно-технического журнала "Двигатель" кандидат технических наук Александр Медведь, "предложенная авторами схема уранового заряда в принципе не являлась работоспособной…. Однако ценность предложения авторов была велика, поскольку именно эту схему можно считать первым в нашей стране обсуждавшимся на официальном уровне предложением по конструкции собственно ядерной бомбы".

Заявка долго ходила по инстанциям, но так и не была принята, а легла в итоге на полку с грифом "совершенно секретно".

Кстати, в том же сороковом году, на всесоюзной конференции, Курчатов представил доклад о делении тяжелых ядер, что явилось прорывом в решении практического вопроса осуществления цепной ядерной реакции в уране.

После нападения фашистской Германии на Советский Союз 22 июня 1941 года ядерные исследования были приостановлены. Основные московские и ленинградские институты, занимавшиеся проблемами ядерной физики, были эвакуированы.

Берия, как руководитель стратегической разведки, знал, что крупные ученые-физики на Западе считают атомное оружие достижимой реальностью. По данным историков, еще в сентябре 1939 года в СССР инкогнито приезжал будущий научный руководитель работ по созданию американской атомной бомбы Роберт Оппенгеймер. От него советское руководство впервые могло услышать о возможности получения сверхоружия. Все - и политики и ученые - понимали, что создание ядерной бомбы возможно, и ее появление у противника принесет непоправимые беды.

В 1941 году в СССР начали поступать разведданные из США и Великобритании о развертывании интенсивной работы по созданию ядерного оружия.

Академик Петр Капица, выступая 12 октября 1941 года на антифашистском митинге ученых, сказал: "…атомная бомба даже небольшого размера, если она осуществима, с легкостью могла бы уничтожить крупный столичный город с несколькими миллионами населения…".

28 сентября 1942 года было принято постановление "Об организации работ по урану" - эта дата считается стартом советского ядерного проекта. Весной следующего года специально для производства первой советской бомбы была создана Лаборатория № 2 АН СССР. Встал вопрос: кому доверить руководство вновь созданной структурой.

"Надо подыскать талантливого и относительно молодого физика, чтобы решение атомной проблемы стало единственным делом его жизни. А мы дадим ему власть, сделаем академиком и, конечно, будем зорко его контролировать", - распорядился Сталин.

Первоначально список кандидатур составлял около пятидесяти фамилий. Берия предложил остановить выбор на Курчатове, и в октябре 1943 года того вызвали в Москву на смотрины. Сейчас научный центр, в который с годами трансформировалась лаборатория, носит имя своего первого заведующего - "Курчатовский институт".

"Реактивный двигатель Сталина"
9 апреля 1946 года было принято постановление о создании конструкторского бюро при Лаборатории № 2. Первые производственные корпуса в зоне Мордовского заповедника были готовы только в начале 1947 года. Часть лабораторий разместилась в монастырских строениях.

Советский прототип получил название РДС-1, что означало по одной из версий - "реактивный двигатель специальный". Позже аббревиатуру начали расшифровывать как "Реактивный двигатель Сталина" или "Россия делает сама". Бомба так же была известна под названиями "изделие 501", атомный заряд "1-200". Кстати, для обеспечения режима секретности бомба в документах именовалась как "ракетный двигатель".

РДС-1 представляла собой устройство мощностью 22 килотонны. Да, в СССР велись собственные разработки атомного оружия, но необходимость догнать Штаты, ушедшие вперед за время войны, подтолкнула отечественную науку к активному использованию данных разведки. Так, за основу был взят американский "Толстяк" (Fat Man). Бомба под этим кодовым именем США сбросили 9 августа 1945 года на японский Нагасаки. "Толстяк" работал на основе распада плутония-239 и имел имплозивную схему подрыва: по периметру делящегося вещества взрываются заряды конвенционального взрывчатого вещества, которые создают взрывную волну, "сжимающую" вещество в центре и инициирующую цепную реакцию. Кстати, в дальнейшем эта схема была признана малоэффективной.

РДС-1 была выполнена в виде свободнопадающей бомбы большого диаметра и массы. Заряд атомного взрывного устройства выполнен из плутония. Баллистический корпус бомбы и электрооборудование были отечественной разработки. Конструктивно РДС-1 включала в себя ядерный заряд, баллистический корпус авиабомбы большого диаметра, взрывное устройство и оборудование систем автоматики подрыва заряда с системами предохранения.

Урановый дефицит

Взяв за основу американскую плутониевую бомбу, советская физика столкнулась с проблемой, решить которую предстояло в сжатые сроки: на момент разработок производство плутония в СССР еще не начиналось.

На первоначальном этапе использовался трофейный уран. Но большой промышленный реактор требовал не менее 150 тонн вещества. В конце 1945 года возобновили работу рудники в Чехословакии и Восточной Германии. В 1946 году были найдены месторождения урана на Колыме, в Читинской области, в Средней Азии, в Казахстане, на Украине и Северном Кавказе, возле Пятигорска.

Первый промышленный реактор и радиохимический завод "Маяк" начали строить на Урале, возле города Кыштым, в 100 км к северу от Челябинска. Закладкой урана в реактор руководил лично Курчатов. В 1947 году было развернуто строительство еще трех атомградов: двух - на Среднем Урале (Свердловск-44 и Свердловск-45) и одного - в Горьковской области (Арзамас-16).

Строительные работы шли быстрыми темпами, но урана не хватало. Даже в начале 1948 года первый промышленный реактор не мог быть запущен. Уран загрузили к седьмому июня 1948 года.

Курчатов взял на себя функции главного оператора пульта управления реактором. Между одиннадцатью и двенадцатью часами ночи он начал эксперимент по физическому пуску реактора. В ноль часов тридцать минут 8 июня 1948 года реактор достиг мощности ста киловатт, после чего Курчатов заглушил цепную реакцию. Следующий этап подготовки реактора продолжался два дня. После подачи охлаждающей воды стало ясно, что для осуществления цепной реакции имеющегося в реакторе урана недостаточно. Только после загрузки пятой порции реактор достиг критического состояния, и вновь стала возможной цепная реакция. Это произошло десятого июня в восемь часов утра.

17 июня в оперативном журнале начальников смен Курчатов сделал запись: "Предупреждаю, что в случае остановки подачи воды будет взрыв, поэтому ни при каких обстоятельствах не должна быть прекращена подача воды... Необходимо следить за уровнем воды в аварийных баках и за работой насосных станций".

19 июня 1948 года в 12 часов 45 минут состоялся промышленный пуск первого в Евразии атомного реактора.

Успешные испытания
Десять килограммов плутония - количество, заложенное в американскую бомбу - были накоплены в СССР в июне 1949 года.

Руководитель опыта Курчатов, в соответствии с указанием Берии, отдал распоряжение об испытании РДС-1 29 августа.

Под испытательный полигон был отведен участок безводной прииртышской степи в Казахстане, в 170 километрах западнее Семипалатинска. В центре опытного поля диаметром примерно 20 километров была смонтирована металлическая решетчатая башня высотой 37,5 метров. На ней установили РДС-1.

Заряд представлял собой многослойную конструкцию, в которой перевод активного вещества в критическое состояние осуществлялся путём его сжатия посредством сходящейся сферической детонационной волны во взрывчатом веществе.

После взрыва башня была уничтожена полностью, на ее месте образовалась воронка. Но основные повреждения были от ударной волны. Очевидцы описывали, что когда на следующий день - 30 августа - состоялась поездка на опытное поле, участники испытаний увидели страшную картину: железнодорожный и шоссейный мосты были искорежены и отброшены на 20-30 метров, вагоны и машины были разбросаны по степи на расстоянии 50-80 метров от места установки, жилые дома оказались полностью разрушенными. Танки, на которых проверялась сила удара, лежали на боку со сбитыми башнями, пушки превратились в груду искореженного металла, сгорели десять "подопытных" автомашин "Победа".

Всего было изготовлено 5 бомб РДС-1. В ВВС они не передавались, а находились на хранении в Арзамасе-16. В настоящее время макет бомбы экспонируется в музее ядерного оружия в Сарове (бывший Арзамас-16)