Уран заговорил с графитом

Чем бы ни занимался в первые военные годы Игорь Васильевич на Черном море, в Казани, его мысль непрерывно возвращалась к управляемой ядерной реакции, еще и еще раз она рисовалась в его воображении. В результате большой работы сложилось полное определение всех возможных перипетий ядерного процесса, они были продуманы им и оценены задолго до начала работ по урановой проблеме. Курчатов не только четко представлял возможные пути получения атомной энергии, но и главное направление, которое раньше других приведет к цели. Этим главным направлением стала уран-графитовая система. Ее он еще не анализировал подробно на совещании по ядру в 1940 году, но уже тогда называл углерод в качестве замедлителя. Вывод о возможности цепной реакции в уран-графитовой системе был новым фундаментальным вкладом И. В. Курчатова в советскую атомную науку.

Поистине неоценимо значение этого смелого и прозорливого вывода И. В. Курчатова для быстрейшего овладения атомной энергией. Всякий иной подход был чреват неудачей. Это можно подтвердить практикой немецких ученых. Как впоследствии стало известно, в обстановке лихорадочной подготовки к войне и во время войны заправилы фашистской Германии проявляли большой интерес к созданию атомной бомбы. Провал их надежд получить в свои руки сверхбомбу вызван многими причинами. В частности, роковой ошибкой ученых Германии считается отрицание ими возможности использовать графит в качестве замедлителя в реакторе на естественном уране. Они с самого начала отказались от попыток построить уран-графитовый реактор, сделали ставку на тяжелую воду. Просчет в отношении графита и провал операций по захвату запасов тяжелой воды во Франции и Норвегии задержали ход работ немецких физиков в области атомной энергии.

Советские ученые, и в первую очередь И. В. Курчатов, держали твердый курс на использование в первом реакторе в качестве топлива природного урана (обогащенным ураном мы тогда еще не располагали), а в роли замедлителя - графита.

Игорь Васильевич не считал себя физиком-теоретиком, но он, по словам самих теоретиков, был среди них "на коне командиром". При исследовании процессов деления и измерения нейтронно-ядерных констант он ставил все основные проблемы, вел их обсуждение и измерения с необычайной энергией и настойчивостью.

Работавший вместе с Я. Б. Зельдовичем и И. Я. Померанчуком над теорией замедления нейтронов И. И. Гуревич вспоминал, как Игорь Васильевич, которого сотрудники в обиходе звали Бородой, своими замечаниями помогал находить наиболее эффективные решения:

- Все хорошо,- говорил Борода,- а вот влияния блок-эффекта вы не полностью учли.

Из этого замечания выросла целая теория блочного размещения урана в замедлителе, давшая существенную выгоду в коэффициенте размножения нейтронов.

Определив главной целью создание уран-графитового реактора, Курчатов вместе с тем принимал меры к подготовке дублирующего пути высвобождения ядерной энергии, например в системе природный уран - тяжелая вода.

Был известен способ получения тяжелой воды - электролиз. Но нельзя ли это делать дешевле? Может, за счет того, чтобы найти водоемы, где в обычной воде дейтерия содержится побольше? Или в принципе изменить технологию? Такие задачи были поставлены перед рядом научно-исследовательских коллективов.

Широким фронтом велись и фундаментальные исследования не только ядерного профиля, но и смежных направлений. Сделала стремительный рывок вперед физика твердого тела, позднее развились ее разделы, изучающие поведение веществ при сверхвысоких давлениях, в сверхсильных магнитных полях, под действием излучений. В интересах атомной проблемы по заданиям II. В. Курчатова ученые решали перспективные задачи в области металлофизики, радиохимии, газодинамики и теории взрыва, механики, методов анализа и в том числе массспектрометрии.

Наступил светлый праздник Победы. "Рано утром,- вспоминает Л. М. Неменов,- позвонил по телефону Игорь Васильевич: "Физкульт-привет! Поедешь с нами на Красную площадь?" Предложение я принял с энтузиазмом. По дороге заехали за П. В. Худяковым с супругой. Автомашину оставили в одном из переулков, и пешком идем на площадь. Игорь Васильевич в прекрасном настроении. Площадь до отказа заполнена людьми. Военные и штатские. Люди обнимаются, танцуют, качают военных. Мне казалось, что если бы Курчатов был один, он бы присоединился к танцующим. Жадно прислушивается к возгласам и разговорам. На пас не обращает внимания. Не может стоять на месте. Хочет увидеть все, что делается вокруг. Его не смущает давка, он стремится побывать всюду. Проходит около двух часов. С сожалением в голосе Курчатов говорит, что надо возвращаться. Идем к автомобилю. В квартире П. В. Худякова садимся за стол. Игорь Васильевич поднимает тост за Победу. Все веселы и довольны. Но уже через час Курчатов поднимается - надо ехать домой. Ждут неотложные дела, а завтра в пять утра ему надо быть на аэродроме, провожать группу сотрудников, вылетающих в Германию. На обратном пути Игорь Васильевич говорит только о победе и виденном на Красной площади".

Итак, наступил этот день, так много значивший для человечества. Он возвестил миру о полном разгроме фашистской Германии, развязавшей войну и принесшей столько бед и жертв народам. Ее правителям не удалось воспользоваться ядерным "сверхоружием". Казалось, острота урановой проблемы сгладилась, и можно думать о мирном атоме.

Но эти надежды оказались преждевременными. Люди разных стран были потрясены сообщениями об американской атомной бомбардировке японских городов Хиросимы и Нагасаки, о сотнях тысяч жертв гражданского населения. И это в августе 1945 года, когда победа союзников над Японией стала ясной и без атомных взрывов.

Целью массовых убийств, осуществленных США с помощью ядерного оружия, было показать всему миру, что для достижения своих политических целей американский империализм пойдет на все. Атомную монополию агрессивные круги США решили использовать для диктата другим странам, в том числе Советскому Союзу. Партия и правительство поставили перед нашими учеными задачу - созданием своего ядерного оружия лишить США атомной монополии, пока за океаном не развернуто массовое производство этого оружия, которое могло бы представлять угрозу для нашей страны.

Сознание необходимости защитить Родину от атомного шантажа стало движущей силой дальнейшей напряженной работы советских ученых по развитию ядерных исследований в СССР. Их центром стал институт И. В. Курчатова, ныне Институт атомной энергии.

Кроме специально созданных крупных научных учреждений в Москве, Харькове и других городах, поручения И. В. Курчатова получали практически все физические, физико-химические, химические институты, а также многочисленные исследовательские и конструкторские организации промышленности. Да и сами ведущие отрасли промышленности не оставались в стороне, особенно машиностроение, химическая, цветной и черной металлургии, авиационная... Конструкторские бюро, проектировавшие танки, самолеты и другие виды вооружения, стали получать необычные для них заказы. Часто эти заказы казались невыполнимыми. Но все же под требовательным нажимом Курчатова они выполнялись.

И хотя масштаб и темп атомного наступления резко возросли, главное направление оставалось прежним: скорейшее создание и пуск уран-графитового реактора. Его постройку лично и непосредственно возглавлял Игорь Васильевич. Еще в июле 1943 года в Пыжевском переулке он совершенно четко определил как ориентир в работе группы И. С. Панасюка - "пламя в уран-графитовой системе вспыхнет при сечении захвата нейтронов ядрами графита около 4" 10"27 см²". Курчатов тогда добавил, что он считает такое сечение реальным.

- Игорек,- так по-отеческие называл Курчатов Панасюка,- все силы сейчас на эту систему...

- Ясно,- ответил Панасюк,- но где будем брать графит, уран?

- Будем искать, налаживать производство - ведь с нами вся страна,- ответил Игорь Васильевич, подчеркивая этим серьезность поставленной задачи.

Курчатов с Панасюком ездили на электродный завод. Знакомились с технологией, захватили с собой несколько образцов графита. В специальном устройстве для измерения сечения захвата нейтронов определили пригодность использования привезенных с завода образцов в качестве замедлителя. Это зависело от их чистоты. Ни о какой пригодности для реакции и речи не могло быть: сечение захвата нейтронов оказалось в десятки раз больше допустимого. Расстроенный Панасюк выключил установку:

- Эти образцы относятся к нейтронам, как голодные волки к ягнятам.

Курчатов не выразил удивления, словно ждал такого результата. Он понимал: никакой специальной очистке этот графит не подвергался, а для электродов он, конечно, подходит.

- Определите состав образцов, чтобы узнать примеси. А пока будем продолжать поиски.

Курчатов выяснил, что на одном из заводов имеется пять тонн довольно чистого графита. Вывезли его для измерений. Для этого по заданию Игоря Васильевича И. Я. Померанчук и И. И. Гуревич уже разработали теорию задуманных И. В. Курчатовым последовательных опытов по исследованию размножения нейтронов в уран-графитовом реакторе.

Тогда и была сооружена специальная установка, в которой регистрация медленных нейтронов осуществлялась с помощью ионизационной камеры, наполненной не инертным газом, как обычно, а соединением бора с фтором, называемым бор-фтор-три. Так они и именовали ее в обиходе - бор-фтор-три камера. Как только в эту камеру попадал медленный нейтрон, ядро бора, "жадного до нейтронов", взаимодействовало с ним и в результате испускалась альфа-частица, которая ионизировала газ. Электрический импульс усиливался радиосхемой и регистрировался. Эта камера в сочетании с источником нейтронов позволяла измерять сечение захвата графита любой марки.

При испытании графита произошло знакомство Игоря Васильевича с Алексеем Кондратьевым, которому шел тогда... четырнадцатый год. Мальчишка бегал по лаборатории, помогал во всем старшим. Игорь Васильевич, заметив его серьезность, деловитость, заулыбался:

- Ну, давай знакомиться,- и протянул руку мальчишке.

Тот представился как взрослый:

- Алексей Кузьмич Кондратьев.

- Значит, Кузьмич... Ну хорошо, работай,- подбодрил Курчатов нового сотрудника.

А тот, проводив его - высокого, доброго - восхищенным взглядом, сказал Панасюку: - Я сразу узнал его. Это главный начальник.

С легкой руки Курчатова так и называли его потом все- Кузьмич. Оказался Кондратьев в лаборатории так. Требовались люди разных квалификаций. Во время войны найти их было очень трудно. Привела подростка к кадровикам работница из хозотдела - очень уж смышленый, говорит, мальчонка, да и семья нуждается сильно.

- Дело у нас серьезное, а такому что поручишь? Сами понимаем - юнец. Нам он ни к чему,- примерно так докладывали Курчатову.

- Но не гнать же его за дверь при такой нужде? - ответил Игорь Васильевич.- Да и люди нам очень нужны. Пусть будет пока на подхвате, а там увидим.

Кузьмич в благодарность за доверие старался изо всех сил. Он и впрямь был очень сообразительным и скоро стал хорошим помощником лаборантов. А потом освоил специальность лаборанта. Так и вписал Кондратьев свою фамилию в историю создания первого советского ядерного реактора.

Как-то Курчатов рассказал о юном работнике института в Центральном Комитете партии. С тех пор, как только он появлялся в ЦК, его обязательно спрашивали:

- Ну, как поживает Кузьмич?

- Кузьмич растет, как и наше дело,- отвечал обычно Курчатов.

Между тем измерения по уточненной методике подтвердили, что и новая порция графита для реактора не подходит. Слишком сильно захватывают нейтроны его примеси. Игорь Васильевич собрал специалистов. Решили не полагаться более на удачу в поисках готового продукта, а заказывать его в промышленности.

Дать чистый графит с ходу заводы, конечно, не могли. Прежде надо было технически и технологически перестроить производство. Нужны были люди, опытные в этом деле. И такие люди нашлись: В. В. Гончаров и Н. Ф. Правдюк. В. В. Гончаров стал ближайшим помощником И. В. Курчатова и в дальнейшем внес большой вклад в создание первых советских реакторов.

Гончаров работал в институте почти с самого его основания. Правдюка - одного из учеников знаменитого академика А. А. Байкова - Игорь Васильевич знал хорошо по Крымскому университету и работе в Баку, а потом в Москве и привлек как специалиста по электрометаллургии. Правдюка разыскал он с помощью... радиовещания. По радио передавали указ о награждении орденами работников танковой промышленности. Курчатов услышал среди награжденных фамилию Правдюка. Срочно нашли адрес, и ему полетела приветственная телеграмма от друга юности. А потом этот бородатый друг юности самолично явился к Правдюку домой. Правда, хозяина не застал, но попросил передать, чтобы он непременно приехал к нему, и дал адрес.

При встрече Игорь Васильевич спросил Николая Федотовича, не пошел бы он к нему помогать в трудном деле, близком к его специальности.

- Я бы рад,- ответил Правдюк.- Но ведь война не кончилась. Меня не отпустят. Скажут: научный работник и в институте нужен.

- Нет, у меня сила может быть проявлена...

- Но ведь битва-то на фронте идет.

- И у нас фронт, и у нас битва. Договорились, что Курчатов начнет хлопотать. ...На завод, который должен был дать графит, были переданы жесткие требования к готовому продукту. Достаточно сказать, что примесь бора не должна была превышать миллионных долей, а редких земель - и того меньше. Курчатов, Панасюк и Гончаров ходили по цехам, беседовали со специалистами. Вскоре подключился к этой работе и Н. Ф. Правдюк. Почти каждый день он докладывал о своих делах Игорю Васильевичу. Тот выслушивал, уточнял, советовал, записывал в свою книгу то, что он решил предпринять.

На одном из таких докладов Николай Федотович рассказал, как дирекция завода реагирует на требования института к чистоте графита. Директор жаловался: "Ваши требования многие встречают в штыки. А мы им ничем возразить не можем: сами не понимаем, для чего вам такая дьявольская чистота графита?"

- Ну что я мог ему ответить? - улыбнулся Правдюк.

Курчатов, поглаживая бороду, согласился:

- Безусловно, звонить в колокола мы не можем.

- На этой почве,- продолжал Правдюк,- произошла даже курьезная история. Ко мне подошел инженер. Я, говорит, понимаю важность жестких требований. Но скажите, каким методом вы делаете алмазы? Я всю литературу перечитал. Как вы создаете давление и каков выход продукции?

Игорь Васильевич от души посмеялся - действитель но, неожиданный вывод: решили, что институт занят производством алмазов!

Постепенно требования института приживались на заводе. И все же, когда стали испытывать первую партию графита, она не подошла. Изменили технологию, создали прямо на заводе лабораторию. Один из лучших советских специалистов по графиту возглавил заводские испытания. Постепенно чистота продукции возрастала.

Наконец, физические испытания института тоже подтвердили, что вторая партия, полученная с завода, имеет сечение, не выходящее за пределы контрольной цифры, данной Игорем Васильевичем. Курчатов облегченно вздохнул - доброе начало. Но тут же предупредил: темпы производства графита наращивать, ведь только для первого реактора его требуются сотни тонн. Да и физические испытания в институте надо вести широким фронтом, чтобы ни один графитовый кирпич не миновал их.

Сначала эти измерения проводились в большой госпитальной палатке, развернутой прямо напротив здания института. Часто сюда приходил Игорь Васильевич, сам садился за установку, выполнял измерения час, другой, третий...

Если по теоретическим расчетам графита требовались сотни тонн, то урана несколько меньше - до 50 тонн. Но от этого проблема обеспечения ураном не становилась легче. Ее решали многоопытные геологи и самые крупные технологи, которым предстояло совершить революцию в процессах производства.

Цепь предприятий, от которых зависело получение продукта высокой чистоты, начиналась с рудника, где добывалась урановая руда, проходила через обогатительные фабрики и заводы металлического урана. Требовалось разработать и внедрить технологию извлечения и металлургию урана, уникальные методы очистки и анализа, не имевшие прецедента по точности.

Труженики зарождавшейся атомной промышленности работали героически, и вскоре заводы стали присылать в институт уран в виде порошка, окиси и металлических слитков. Еще никогда в распоряжении Игоря Васильевича, мысленно давно определившего путь получения атомной энергии, не было реального урана - прямого источника этой энергии. Когда поступил ценный груз, Борода вызвал сотрудников, ответственных за этот участок работы, и показал на запакованное богатство:

- Знакомьтесь - уран.

Знакомиться с ураном, действительно, нужно было основательно. Ведь малейшее незнание грозило опасностью. Это подтвердил такой случай.

Лаборант В. К. Лосев в палатке измерял вторичные нейтроны и вдруг увидел оранжевое пламя. Огонь моментально перекинулся на палатку, она загорелась. Все присутствующие уже боролись с пламенем. Одним из первых прибежал к палатке Курчатов.

- Водой не заливать! - властно командовал он.- Засыпать песком...

Сколько ни сыпали песок, палатка сгорела дотла. Все остальное - а оно-то и представляло ценность - удалось спасти. Комиссия из виднейших специалистов стала разбираться: кто же виноват? Оказалось: незнание. Это теперь в каждом учебнике можно прочесть: "Порошкообразный металлический уран легко загорается и прираспылении в воздухе горит ярким пламенем". А тогда ведь, кроме самого урана, никто об этом предупредить не мог. Учились обращаться с урановым порошком на опыте измерения сечений рассеяния и других физических характеристик. Для этого источник нейтронов помещали в графитовую призму и водяной бак. Применялись как бы две нейтронные пушки. Они и "стреляли" по образцам урана и графита. Для защиты персонала от воздействия нейтронов призма и бак снаружи были покрыты кадмием.

В будущем реакторе нейтроны могли захватываться ядрами без деления или просто вылетать за его пределы. Надо было получить как можно больше сведений о механизме возникновения вторичных нейтронов, о сечениях реакции их взаимодействия с имеющимися в институте ураном и замедлителем, причем данные нужны были в широком диапазоне энергий, начиная от той, которую нейтроны имеют в момент деления ядер, и кончая энергией обычного теплового движения.

Физические испытания графита стали производиться в легком помещении, названном СК - склад котла (реактора). Одновременно по заданию Игоря Васильевича начались проектирование и подготовка к постройке здания для первого реактора.

- Для циклотронов дома строил, для реакторов - никогда,-смущенно говорил главный инженер А. Ф. Жигулев, после того как Курчатов объяснил ему необычное задание.

Но проект не заставил себя ждать, и на территории института росло серое кирпичное здание. А под землей возникали таинственные ходы сообщений.

...Уран проверяли в условиях, все более близких к его реальному назначению в реакторе. Игорь Васильевич вместе с теоретиками заранее решил не перемешивать уран и графит, а применить решетку, состоящую из замедлителя с периодически вкрапленными в него кусками (блоками) урана. В этом случае нейтроны, проходя большой путь в графите, замедлятся ниже резонансной области энергии, и вероятность захвата их без деления в уране - 238 существенно уменьшится.

В графитозых кирпичах делали отверстия для блоков урана, и из этих кирпичей с блоками складывали призмы. Под руководством И. В. Курчатова группа специалистов меняла много вариантов решеток, собирала призмы с поглотителем нейтронов. И каждый раз измеряли нейтронные потоки, кропотливо делали расчеты. После многодневной утомительной работы убедились, что чистота урана... недостаточна. Надо же было случиться такому! Казалось, уже все отлажено. Курчатов забил тревогу.

Виднейшие химики во главе с академиком А. П. Виноградовым определили характер вредных примесей - редкие земли. Работники урановых предприятий сделали вес от них зависящее, чтобы дать более чистый продукт. И дали!

Это был их весомый вклад в великое дело.

...Истекали последние подготовительные месяцы. По инициативе Игоря Васильевича было решено сложить весь полученный для реактора графит и померить его сечение захвата нейтронов в полностью собранном виде. А вдруг оно превысит контрольную цифру, горевшую, как огонек, в памяти у всех? Не "подставит ли графит ножку" на последней, финишной прямой?

Признаться, Игорь Васильевич нервничал изрядно. Ведь чем ближе цель, тем обиднее была бы задержка.

Сложили графит в огромный куб, по виду - готовый реактор. Только без урана внутри. Каким получится эффективное сечение захвата нейтронов всего графита? Для этого провели добрую сотню измерений порциями по пять тонн каждая. Теперь полтысячи тонн соединено вместе. Измеряли на этот раз несколько дней и ночей. Игорь Васильевич чаще, чем обычно, навещал группу II. С. Панасюка. Наступила минута подсчета. Игорь Васильевич орудует логарифмической линейкой. И все видят, как он поднимает правую руку большим пальцем вверх. Его поняли без слов. Все отлично. Сечение не превышает предела. А если говорить точно, его величина (3,7*10^-27 см²) очень близка к тому ориентиру, которого добивался коллектив. Основная часть графита, выпущенного предприятиями страны, подходила для реактора.

Графит для реактора есть! Эту фразу Игорь Васильевич воспринимает, как слова любимой песни. Сколько раз ему говорили: ваши расчеты несовершенны, графита чище не будет, реакция на таком замедлителе не пойдет. А он верил, требовал, добивался, и вот труднейшая проблема решена. Теперь надо нажать на поставщиков урана. Пусть быстрее дадут последние порции. Дом для реактора готов, пора заселять его "жильцами" - графитом и ураном.

Под зданием реактора был подготовлен бетонированный котлован шириной, длиной и высотой десять метров. Такое погружение реактора в землю делалось для защиты от излучений. Другой защиты не предусматривалось, так как предполагалось, что построенный реактор будет существовать недолго - его разберут и отправят на объект для промышленного производства плутония. В том глубоком котловане и развернулась непосредственная подготовка к постройке реактора.

Пока не весь уран был получен, Курчатов предложил начать строить модели реактора. Он их назвал сферами. Внутри построенной небольшой сферы измеряли плотность нейтронов, возникающих в результате самопроизвольного деления ядер урана. На специально приготовленном листе Игорь Васильевич лично нанес первую точку будущего графика-предсказания, при какой загрузке ураном и графитом возникнет цепная реакция деления ядер. Чем больше нейтронный поток, тем ниже на графике должна лежать точка.

Юному Кузьмичу было жалко разрушать сферу. Она выглядела даже красиво - необычная и загадочная.

- Еще три сферы впереди, Кузьмич,- успокоил его Курчатов, и первым снял верхний кирпич графита.

Вторая сфера содержала примерно втрое больше графита н урана. Тут и Кузьмич убедился, что получается еще более солидное сооружение. И хотя Курчатов и его сотрудники практически не собирали в единое целое такое количество урана, они спокойно возводили сферу без каких-либо устройств для остановки реакции. Так велика была уверенность в точности сделанного под руководством Игоря Васильевича теоретического расчета.

Когда кладку закончили, Игорь Васильевич разрешил провести тщательнейшие испытания получившейся сферы. Стандартный источник, борная камера, золотые индикаторы - все пошло в ход. В результате многодневных измерений Курчатов собственноручно нанес еще одну точку на заветном графике.

За это время в СК прибыл новый уран. И третья сфера вобрала в себя эту прибавку. Соответственно возросла и порция графита. Но и на этот раз сфера возводилась без стоп-стержней, тех стержней, которые способны сказать "стоп!" ядерной реакции. Третья точка на графике сместилась еще ниже. Из трех точек уже угадывался ход кривой, кажется, можно было экстраполировать. Уран поступил полностью. Но Игорь Васильевич стоял на своем: сделаем еще одну сферу, последнюю. На этот раз надо применить стоп-стержни. Пора подумать о безопасности.

Черное ребристое сооружение в котловане под зданием реактора готово. В нем графита и урана было вдвое больше, чем в предшествующей сфере.

- Внушительно,- радовались лаборанты, отходя подальше, чтобы окинуть взглядом весь "шарик", блестевший в электрическом свете.

- И это пока модель, а каким будет настоящий реактор! - восхищался Кузьмич.

После точных измерений последняя точка легла на график. Пунктир, проведенный рукой Игоря Васильевича, уперся в горизонтальную ось. Отрезок этой оси от нуля до точки встречи с пунктиром показал, при какой загрузке данного урана при данном замедлителе возможен критический режим. Кроме этого главного, определяющего итога, постройка моделей дала людям навык в сборке, позволила рассортировать урановые и графитовые блоки. Уран получше решено было размещать ближе к центру, уран похуже - на периферии.

Решающие моменты предварительной подготовки к сборке самого реактора фотографировались. Это была инициатива Игоря Васильевича.

- Для истории надо, для истории,- говорил он.

Но когда ему предложили самому сфотографироваться "для истории", он ответил:

- Некогда, некогда сейчас, как-нибудь потом...

Так и не пришло это "потом". С грустью сейчас перебираешь множество снимков, не мелькнет ли на них его открытый взгляд, умная, чуть затаенная улыбка...

До начала кладки реактора Курчатов старался предусмотреть все до мелочей. На первом плане, как всегда, забота о здоровье людей. Он предупреждал не раз:

- Помните о приборах контроля за излучением реактора. Не будет техники безопасности, будете больными на всю жизнь...

По заданию Игоря Васильевича Панасюк и Дубовский изучили все, что применялось в целях защиты в рентгенологии. Оказалось, существовавшие тогда приборы не годились. Ведь в излучении реактора будут не только гамма-кванты, но и нейтроны. Пришлось создавать самим первый в стране дозиметр. Позже он был выпущен промышленностью под маркой ДИГД (дозиметр интегрирующий). Вслед за ним удалось построить и испытать и другие приборы. Курчатов настоял на мерах предосторожности своевременно. Ни одного аварийного облучения создатели советского реактора не получили.

В торжественный момент закладки реактора снова не было ни митинга, ни речей. По-прежнему наши атомники скромно и незаметно вершили свои исторической важности дела. На дне котлована собрались участники работы. Прозвучали простые слова Игоря Васильевича:

- Начнем с кладки отражателя.

Назначение отражателя - не выпускать нейтроны наружу, а направлять их обратно, в "пекло" реакции. Строили его из тех же графитовых кирпичей. Толщина отражателя составляла чуть меньше метра. Уложили первый слой прямо на полу.

И опять простые слова: "Приступаем к активной зоне". Но они впервые прозвучали не только в нашей стране, но и во всей Европе. В этой активной зоне, если все будет хорошо, скоро вспыхнет ядерное пламя.

Декабрьская стужа лютует на улице, а в котловане жарко. Люди, увлеченные необычной стройкой, не замечают времени. Почти неотлучно с ними Игорь Васильевич.

В графитовых кирпичах, из которых выкладывали активную зону, имелись отверстия для блоков урана, внешне похожих на гирьки. Графит клали так, чтобы наружная форма реактора, и особенно граница его активной зоны, была близка к сферической. По теории в этом случае требуется меньше материалов.

Игорь Васильевич еще в 1940 году говорил о запаздывающих нейтронах. Теперь он и его помощники экспериментально убедились, что при делении ядер не все нейтроны вылетают мгновенно, часть их отстает. Запаздывающие нейтроны должны были помочь в управлении реакцией. Уже лежали подготовленные для опускания в активную зону регулирующий и стоп-стержни из кадмия, заключенные в алюминиевые трубы. При кладке активной зоны для этих стержней оставили вертикальные каналы, а для проведения измерений и будущих исследований - горизонтальные.

Прежде чем выкладывать тридцатый слой, все три кадмиевых стержня для остановки и регулирования реакции на всякий случай опустили в будущий реактор. Закончив кладку этого слоя, осторожно подняли стержни. Нейтронный поток был еще очень мал. По мере выкладки слоев он возрастал.

Так было до пятьдесят восьмого слоя, когда обнаружился всплеск нейтронного излучения. Игорь Васильевич тут же успокоил товарищей: разумеется, цепной реакции деления ядер урана еще нет, но она уже близка. Он еще раз предупредил, чтобы соблюдали предосторожности. После шестидесятого слоя графита плотность нейтронов вдвое превосходила отмеченную при завершении пятьдесят восьмого. Игорь Васильевич уверенно комментировал результат измерений:

- Еще два слоя, и будет цепь.

Его вызвали по делам в главное здание института, но когда построили два последних слоя, Панасюк позвонил ему и сказал два магических слова: "Все готово". Через несколько минут Курчатов был уже у реактора. Вместе с ним пришел представитель Совета Министров СССР. Игорь Васильевич прежде всего распорядился отпустить на отдых техников и рабочих, завершивших кладку отражателя. У реактора остались ближайшие помощники Курчатова...

Внешне спокойный, но весь охваченный напряженным ожиданием решающего ответа на вопрос всей своей жизни, Игорь Васильевич дал команду включить звуковые, световые сигналы и стрелочные приборы, проверить еще раз систему управления и защиты. После этого он разрешил Панасюку поднять из реактора два стоп-стержня, но оставить их наготове - при нажатии кнопки они должны немедленно упасть в реактор и погасить ядерное "пламя", если оно разбушуется... Третий, регулирующий, стержень оставался внутри.

Игорь Васильевич начал уверенно поднимать его. Но чем выше поднимался стержень, тем осторожнее становились движения Курчатова. Наконец, он совсем прекратил подъем "регулятора". Посмотрел на отметку и сказал: "Две тысячи восемьсот".

Его помощники поняли, что внутри осталось 2,8 метра стержня. Началась ли реакция? Прислушались к сигналам - редкие до этого момента звуковые щелчки в репродукторе участились. Было видно на глаз, как замелькали вспышки неоновых ламп, присоединенных к счетчикам нейтронов. Курчатов внимательно посмотрел на приборы, они ожили, но "зайчик" гальванометра, соединенный с основным индикатором нейтронного излучения, стоял на месте. Пальцы Курчатова прошлись по панелям приборов, как по клавишам. По графику, который вели его помощники, он сделал вывод:

- Цепная реакция не началась. Опустим аварийные стержни. Поднимем "регулятор" повыше...

Убедившись по отметке, что регулирующий стержень выдвинут из реактора еще на десять сантиметров, Курчатов предложил:

- Теперь отдохнем.

Но долго сидеть он не мог и вскоре нарушил тишину:

- Пробуем.

Энергично и в то же время неторопливо сам начал подъем стоп-стержней. Гамма звуковых и световых сигналов становилась все пестрее. Щелчки раздавались чаще, вспышки ламп мельтешили в глазах. Реакция нарастала быстрее, но через час рост ее прекратился...

- Еще отдохнем,- решил Игорь Васильевич. И через десяток минут новая команда:

- Продолжим!

Все поняли, что это означает. Снова опустили стоп-стержни. Выдвинули регулирующий стержень еще на десять сантиметров. Курчатов поднял стоп-стержни. Что тут началось! Зайчик гальванометра резко побежал по шкале. Отдельные удары в репродукторе слились, и сигнал стал воющим. Лампы уже не мигали, а светились ярким желтовато-красным сиянием. Все с ожиданием смотрели на Игоря Васильевича, а он, не отрываясь, разглядывал график роста плотности нейтронов. Наконец, повернулся к помощникам. Он улыбался, но во взгляде была сдержанность.

- Будем считать, что это еще не доказательство, что реактор пошел,- охладил он, наверное, прежде всего самого себя.- Попробуем проделать все сначала...

Начался контрольный опыт. Регулирующий стержень выдвинули еще на пять сантиметров. Игорь Васильевич, подняв стоп-стержень, смотрел на сверкающие индикаторы и, как лучшую музыку, слушал гудящие приборы. Эта свето-звуковая симфония подтверждала: цепь родилась!

Незаметно пролетели полчаса. Реакция и не собиралась затихать, она ширилась и росла. Зайчик гальванометра не просто отклонялся, а скользил все быстрее и быстрее. И как заключительный аккорд зазвучала дробь сигналов от борной камеры, находившейся в пультовой,- значит, нейтронный поток пронзает толщи почвы и цемента и проникает в подземную лабораторию...

Курчатов объявил:

- Атомное "пламя" мы зажгли, а теперь давайте попробуем погасить.

Он нажал кнопку сброса стоп-стержней. Присутствующие на миг замерли. Послушается ли их атомный огонь? Сигналы стали заметно реже. Да и лампы перешли на мигание и вскоре потухли. Саморазвивающаяся цепная реакция была вызвана по воле человека и погашена им.

В наступившей тишине как-то особенно сильно и радостно прозвучали слова Курчатова:

- Атомная энергия теперь подчинена воле советского человека.

Игорь Васильевич крепко пожал руку каждому, поздравил с победой. Грянуло приглушенное подземельем "ура!".

Итак, реактор был запущен в 18 часов 25 декабря 1946 года. Курчатов и его сотрудники воочию убедились, что у них в руках энергия деления ядер. За четверо суток бессонной тяжелой работы они устали и только сейчас почувствовали это.

- Ну, теперь пойдемте, поработаем над собой,- сказал Курчатов, намекая на то, что можно и поспать.

В одной из своих книг Игорь Васильевич напишет потом об этом незабываемом вечере: "Вспоминаю волнение, с которым впервые на континенте Европы мне с группой сотрудников довелось осуществить цепную реакцию деления в Советском Союзе на уран-графитовом реакторе".

...Шагая по запорошенной снегом дорожке от здания реактора и не отворачиваясь от сильного ветра, упруго бившего в лицо, Курчатов думал о том, что вот и завершились сегодня многолетние поиски заветной цели. Пришли на ум слова Ивана Михайловича Губкина, сказанные им в 1937 году: "Овладеем внутриядерной энергией!" Как давно это было, почти десять лет прошло, и каких лет!

В его памяти по какой-то непонятной связи вдруг возник веселый вечер отдыха в физтехе, еще до войны. Каждому сотруднику А. Ф. Иоффе дарил шутливый символический подарок, и это сопровождалось взрывами смеха и аплодисментами. Вызвали Игоря Васильевича. А. Ф. Иоффе приготовил ему большой шарик на ниточке с надписью: "Ядро атома". В зале понимающе заулыбались. Но только было Игорь Васильевич хотел схватить ниточку, как А. Ф. Иоффе неожиданно отпустил шарик. Игорь Васильевич машинально сделал движение достать ниточку. Но где там! Шарик улетал от него неудержимо.

Теперь Курчатов с удовольствием подумал: "Наконец-то я шарик зацепил". С этой мыслью он и вошел в свой домик, который был специально построен на территории института. Предлагали дом или квартиру в городе, он не захотел. Лучше здесь, ближе к лабораториям. Его уже ждали. Марина Дмитриевна и Борис Васильевич.

- Пустили реактор,- обрадовал он брата.- Уран с графитом заговорил по-русски.

Вечер превратился в большой праздник. Приехали министры, ученые, поздравляли Игоря Васильевича с успехом.

А наутро Игорь Васильевич поставил своим помощникам задачу: научиться наилучшим образом управлять реактором, выяснить все его свойства. Реактор имел надкритичность, то есть превышение над критическим режимом, всего 0,0007. Работа его была совершенно безопасной. Мощность возрастала сравнительно медленно. На ее удвоение, например, требовалось несколько минут. Аппаратуру управления реактором разрабатывали и изготовляли прямо здесь же, в мастерских института, и она действовала безотказно.

Системы непрерывного отвода тепла в реакторе не было, и при больших мощностях наблюдалось неожиданное для специалистов явление саморегулирования. Даже при вынутых кадмиевых стержнях мощность реактора быстро росла лишь до некоторого предела, а затем начинала сначала быстро, а затем все медленнее и медленнее падать. Сказывалось нагревание урана и графита, влиявшее на "размножение" нейтронов.

Планы переменились, и построенный реактор не пришлось разбирать. Его оставили в распоряжении института. Решено было использовать его для получения трансурановых элементов, и в первую очередь плутония, для дальнейшего детального их изучения. Чтобы образовалось как можно больше плутония, надо было обеспечить значительный интегральный поток нейтронов, то есть "гонять" реактор на высоких мощностях.

Однажды около 10 часов вечера увлеченные специалисты разогнали реактор сильнее, чем считалось возможным. Игорь Васильевич загорелся: давайте еще немного поднимем мощность. Дубовский в это время измерял интенсивность излучений. Вдруг он прибежал:

- Игорь Васильевич, там до вашего домика излучение доходит. Да и здесь выше нормы. Может, хватит разгонять?

Игорь Васильевич тотчас согласился:

- Будем заканчивать. Впредь на большую мощность пускать только на расстоянии.

И тут же перешел на шутливый тон:

- Николай Федотович, вы зря сидите на полу, там радиация больше. Сядьте на стул...

- И вы поднимитесь,- потребовали товарищи.

- Я длиннее вас, меня не достает...

Само собой разумеется, без защиты находиться вблизи работающего на большой мощности реактора было нельзя. Поэтому к главному зданию института протянули воздушную линию, установили дистанционный пульт управления. Оттуда реактор включали и управляли его работой.

Нужное количество плутония вскоре было получено.

На первом реакторе проводились опыты по действию излучений на животных. Кролики и собаки и здесь жертвовали своей жизнью ради науки. С этих экспериментов начала развиваться новая наука - радиобиология. На основе опытов была разработана надежная защита реакторов.

Получив в свое распоряжение небывалый по мощности и спектру источник нейтронов, ученые широко развернули исследования, которые помогли организовать надежный контроль за чистотой и качеством материалов для реакторов второго поколения.

Окончательно выяснялся механизм цепного процесса, уточнялись ядерные характеристики делящихся веществ. Проектирование и постройка последующих реакторов получили солидную основу и развивались высокими темпами.

Менее чем через год после пуска первого реактора, в 1947 году, Советское правительство на весь мир заявило о том, что секрета атомной бомбы не существует. Это заявление означало, что Советский Союз открыл секрет получения ядерной энергии, хотя научные круги США считали, что мы не сможем раньше 1954 года создать атомное оружие.

С пуском первого реактора родилась и новая отрасль производства, призванная обеспечить науку и народное хозяйство радиоактивными изотопами. Они стали все шире использоваться в медицине, на самых различных промышленных предприятиях и для исследовательских целей.

Значение пуска первого реактора, по словам академика А.И. Александрова, трудно переоценить. На нем были получены достаточные количества плутония. Это дало возможность радиохимикам практически создать химию плутония и спроектировать крупный завод для его извлечения. Металлурги выделили металлический плутоний, определили его свойства и развили его металлургию. Физики уточнили проект первого производственного ядерного реактора и получили необходимые данные для проектирования оружия. С этого момента определились реальные контуры атомной промышленности Советской страны.