7. Циклотронная лаборатория Радиевого института

В начале 30-х годов в Ленинграде началось сооружение первого большого советского циклотрона. В 1932 г. по инициативе заведующего физическим отделом Государственного радиевого института Л. В. Мысовского Ученый совет института принял решение о сооружении циклотрона. Строительство его началось в том же году. По тем временам это была очень большая установка: электромагнит имел полюсные наконечники диаметром 1 м и массу около 31 т [142]. К концу 1935 г. все оборудование циклотрона было изготовлено. Однако налаживание работы установки шло очень медленно. Все попытки получить пучок ускоренных ионов в первой изготовленной в ГРИ вакуумной квадратной камере с одним дуантом, с радиусом конечного витка орбиты r_к=115 мм, окончились неудачей. Вторая камера (круглая, с внутренним диаметром 600 мм, с двумя дуантами, с r_к=256 мм) была установлена на свое место в магните в начале 1936 г. Только в феврале 1937 г. впервые удалось получить пучок протонов (~500 кэВ). В июле того же года протоны были ускорены до ~3.2 МэВ. Однако установка работала крайне неустойчиво.

Курчатов, естественно, очень интересовался ходом освоения циклотрона ГРИ. Он рассчитывал на то, что его лаборатории в ЛФТИ будет предоставлена возможность пользоваться этим циклотроном - по меньшей мере для облучения мишеней нейтронами. Кроме того, ему хотелось пройти основательный "практикум" на циклотроне ГРИ, чтобы воспользоваться накопленным опытом при предстоящем строительстве и эксплуатации циклотрона ЛФТИ. Он с трудом сдерживал нетерпение, видя, что до регулярной работы циклотрона ГРИ пока далеко. Возможно, он считал, что мог бы помочь Л. В. Мысовскому и его группе в налаживании эксплуатации циклотрона, если бы сам участвовал в ее организации. Так или иначе, приблизительно с весны 1937 г. Игорь Васильевич начал работать в циклотронной лаборатории ГРИ один раз в шестидневку.^* Постепенно он стал руководителем работ, а в августе 1937 г., когда физический отдел ГРИ был подразделен на 4 самостоятельные лаборатории, Курчатов был назначен руководителем одной из них - циклотронной.

^* (В одной из автобиографий Курчатов писал, что он работал в Радиевом институте с 1935 г. Вероятно, речь идет о нерегулярных посещениях. С 1 января 1937 г. Курчатов и Алиханов были зачислены консультантами физического отдела ГРИ.)

Курчатов предложил заменить камеру № 2 более совершенной. Новую камеру сконструировали И. В. Курчатов, А. И. Алиханов и Д. Г. Алхазов. Большую помощь в ее изготовлении оказали механические мастерские ЛФТИ и особенно механик К. Н. Петров. Камера № 3 имела диаметр 450 мм и впервые (в ГРИ) была снабжена внутренней мишенью ("пробником"), которая вводилась через вакуумный шлюз. Первый пучок на цилиндр Фарадея, расположенный за дефлектором, был получен в этой камере в октябре-ноябре 1938 г.

Освоение новой камеры продвигалось успешно, и с начала 1939 г. Игорь Васильевич, как он писал жене Марине Дмитриевне, находился в этой лаборатории с 10 ч. утра до 11 ч. вечера. Основными его помощниками в то время были Д. Г. Алхазов и В. П. Джелепов, по просьбе A. Ф. Иоффе временно зачисленный в качестве научного сотрудника РИАНа с 16 января 1939 г.^*

^* (С февраля 1938 г. Радиевый институт был переведен в систему Академии наук СССР и сокращенно стал называться РИАНом.)

На протяжении почти всего 1939 г. лаборатория занималась подробным исследованием обнаруженного B. Н. Рукавишниковым еще в 1937 г. своеобразного режима работы циклотрона - "режима тлеющего разряда, при котором камера циклотрона превращалась в интенсивный источник нейтронов [143, 144]. Считалось, что в этом режиме каждый ускоряемый дейтон проходит щель между дуантами всего несколько раз и набирает энергию в несколько сотен килоэлектронвольт. Эти дейтоны попадают на дейтерий, адсорбированный на поверхности металла внутри дуантов, и в результате реакции D (d, n) ³Не возникают нейтроны. Общая интенсивность потока нейтронов, оцениваемая через эквивалентное количество радона в нейтронном источнике (Rn+Be), соответствовала 10-20 Ки, а позже назывались цифры 1 кКи [144] (~10¹⁰ нейтр/с) и даже 3.5 кКи [145]. Напомним, что в источниках (Rn+Be) активность радона составляла обычно не более 0.5 Ки. Таким образом, диффузное нейтронное излучение циклотрона РИАНа было в несколько тысяч раз больше, чем от источника (Rn+Be). Этот циклотрон стал самым мощным в Советском Союзе источником нейтронов. Его начали интенсивно использовать для научных работ. Так, нейтронами облучался уран - для исследования его деления и для поиска трансурановых элементов; для группы Русинова (ЛФТИ), занимавшейся изучением ядерной изомерии брома, облучался бромистый этил.

В марте 1939 г. Курчатов с сотрудниками подали заявку на авторское свидетельство. В ней предлагалась упрощенная конструкция камеры циклотрона, специально приспособленная для работы в режиме тлеющего разряда [146]. По свидетельству А. Н. Мурина, такая камера была изготовлена, но не дала ожидаемых результатов.

Хотя Игорь Васильевич отмечал, что в случаях, когда циклотрон используется в качестве источника нейтронов, "следует предпочесть более простой режим работы на тлеющем разряде обычному режиму с посторонним источником ионов" [144, с. 375), было ясно, что такой способ работы установки надо рассматривать лишь как промежуточный этап в ее освоении. Необходимо было научиться получать пучки ионов с полной расчетной энергией (5-6 МэВ - для дейтонов, 11-12 МэВ - для α-частиц) при удовлетворительном токе пучка и выводить их на мишень, расположенную за дефлектором.^*

^* (В нормальном режиме циклотрон РИАНа начал работать только в конце 1940 г. с камерой № 4 (внутренний диаметр 800 мм).)

С 1 марта 1939 г. в связи с болезнью Л. В. Мысовский был освобожден от заведования физическим отделом РИАНа, и Курчатов работал в РИАНе полный рабочий день. С 1 апреля 1939 г. он стал заведующим физическим отделом РИАНа (по совместительству). На этом посту он пробыл до 5 октября 1940 г., оставаясь одновременно заведующим циклотронной лабораторией РИАНа.

Интересный материал по истории создания циклотрона Радиевого института содержится в статье Д. Г. Алхазова, В. П. Шилова и В. П. Эйсмонта.^*

^* (Алхазов Д. Г., Шилов В. П., Эйсмонт В. Л. Первый в Европе: История создания. . . циклотрона Радиевого института. Л.: Радиевый ин-т, 1982.)