07 апреля 2017 Атомный проект: «изделие РДС-1», сохранившее мир

Очевидно, что интерес к использованию атомной энергии в военных целях был переведён в Советском Союзе в практическую плоскость задолго до хрестоматийной беседы «большой тройки» в Потсдаме, когда Трумэн попытался запугать Сталина новым оружием. Уже 10 марта 1942 г. нарком внутренних дел Л. П. Берия представил в Государственный комитет обороны (ГКО) доклад о деятельности британского Уранового комитета, в котором детально описывались перспективы применения атомной энергии в военных целях, указывались основные пути создания атомной бомбы, перечислялись важнейшие месторождения урана и даже приводились приблизительные калькуляции стоимости одного «изделия» и всего проекта в целом. Так что ничего принципиально нового Трумэн Сталину летом 1945 г. сообщить уже не мог. Другое дело – что от теоретического понимания «что такое атомная бомба и как её сделать» до практического воплощения этого знания в жизнь дистанция была очень большой.

Отсчёт истории практических работ по овладению атомной энергией в СССР следует начинать с 20 сентября 1942 г. Именно в этот день ГКО издал распоряжение «Об организации работ по урану». Характерно, что данное распоряжение предписывало Академии наук СССР возобновить (именно так – не «начать», а «возобновить»!) работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путём расщепления ядра урана и представить ГКО к 1 апреля 1943 г. доклад о возможностях создания урановой бомбы или уранового топлива. Осень 1942 г. была, можно сказать, переломным периодом для Советской армии. В сентябре – октябре части вермахта фактически почти полностью захватили Сталинград – советские войска удерживали лишь три изолированных небольших плацдарма. Но 19 ноября началось контрнаступление, и 23 ноября кольцо вокруг наступавшей на город вражеской группировки сомкнулось. Казалось, в эти дни советскому руководству было не до работ, которые теоретически могли принести пользу лишь в отдалённом будущем. Но 27 ноября ГКО принял постановление «О добыче урана», поставившее перед наркоматом цветной металлургии задачу к 1 мая 1943 г. организовать добычу и переработку урановых руд, а также производство урановых солей на Табашарском заводе «В» Главредмета общим объёмом в 4 тонны, а в первом квартале 1943 г. составить комплексный проект уранового предприятия с годовой производительностью 10 тонн урановых солей. Наконец, 15 февраля 1943 г. ГКО отдало распоряжение о создании в системе АН СССР Лаборатории № 2 (в 1949 г. она была переименована в Лабораторию измерительных приборов), во главе которой встал И. В. Курчатов. Игорю Васильевичу на тот момент было всего 40 лет. 

Первоочередной задачей Лаборатории № 2 стало конструирование и постройка экспериментального реактора, необходимого для наработки оружейного урана. Однако для загрузки этого реактора сырьём требовалось обеспечить добычу урановой руды. Специально для этого, а также для обогащения уранового сырья, в Таджикистане (в районе города Ленинабад) был создан крупный горнообогатительный завод – Комбинат № 6. Сотрудники наркомата цветной металлургии разработали технологию получения металлического урана, и в декабре 1944 г. на заводе № 12 наркомата боеприпасов в городе Электросталь был выплавлен первый урановый слиток в СССР. Одновременно Московский электродный завод получил задание на выпуск химически чистого графита для экспериментального реактора. Как видим, задолго до ядерного шантажа Трумэна в СССР работы по созданию атомного оружия вышли за пределы лабораторий и перешли в фазу промышленного производства.

Хотя следует признать, что именно после сообщений о применении американцами атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки работы по советскому урановому проекту были резко интенсифицированы. Уже 20 августа 1945 г. ГКО принял постановление «О Специальном комитете при ГКО», который должен был осуществлять общее руководство всеми работами по атомной тематике. Возглавил Специальный комитет Л. П. Берия. Помимо него в комитет входили Г. М. Маленков, Н. А. Вознесенский, Б. Л. Ванников, А. П. Завенягин, И. В. Курчатов, П. Л. Капица, В. А. Махнев, М. Г. Первухин. Как видим, тут были и физики, и управленцы, и партийно-государственные работники. К этим людям можно относиться по-разному. Но не вызывает сомнений, что именно они и стали тем «мозговым центром», который в конечном счёте обеспечил Советский Союз атомной бомбой. 

Однако «мозговому центру» требовался исполнительный орган, который вёл бы непосредственные работы по созданию атомной промышленности. Таким органом стало Первое Главное управление (ПГУ) при СНК СССР. В главе ПГУ встал Б. Л. Ванников – легендарный нарком боеприпасов времён Великой Отечественной войны. В непосредственное управление ПГУ были переданы крупнейшие предприятия (некоторые из них на тот момент только ещё строились), имевшие ключевое значение для осуществления проекта:

• Завод № 48 – производство специализированного горнорудного и химико-технологического оборудования;
• Комбинат № 6 – добыча и переработка в концентрат урановой руды;
• Завод № 12 – производство металлического урана;
• Комбинат № 817 – производство плутония-239 радиохимическим методом;
• Комбинат № 813 – обогащение урана-235 газодиффузионным методом;
• Завод № 412 – обогащение урана-235 методом электромагнитного разделения изотопов.

Очевидно, что уже на этом этапе атомный проект потребовал фактически создания особой отрасли индустрии. Для бомбы требовалась атомная промышленность – и никак иначе. И материальные затраты на создание этой новой отрасли промышленности требовались соответствующие. Для примера, только при закладке фундаментов цехов и заводов комбината № 817 было вынуто 190 тыс. м3 грунта (преимущественно скальные породы), уложено 82 тыс. м3 бетона и 6 тыс. м3 кирпича. Для сравнения можно сказать, что при строительстве гостиницы «Москва» было вынуто около 65 тыс. кубометров грунта, а при строительстве одной станции Московского метрополитена в среднем вынимали около 100 тыс. кубометров. На комбинате было смонтировано 5 тыс. тонн различных металлоконструкций, 230 км трубопроводов, 165 км электрического кабеля, 5745 единиц запорно-регулирующей аппаратуры и 3800 различных приборов. 

Подавляющее большинство технологий, применявшихся на этих предприятиях, никогда ранее в СССР не использовались, поэтому, соответственно, и никакого опыта в этой области ни советские конструкторы, ни советские технологи не имели. Неудивительно, что дело не обошлось без аварий. Так, например, первый пуск промышленного реактора на комбинате № 817 состоялся 7 июня 1948 г., однако уже 19 июня в центре активной зоны резко ослабла подача воды в систему охлаждения и реактор пришлось экстренно глушить. Разрушенные урановые блоки из реактора извлекали вплоть до 30 июля. И это была далеко не единственная авария. Здесь надо учитывать, что нередко передовые технологии, которые современникам представлялись ожившей фантастикой, соседствовали в рамках проекта с откровенно устаревшими и отсталыми решениями. Скажем, на комбинате № 6 на первых порах проходку горных работ проводили ручными перфораторами, урановую руду вручную грузили в вагонетки, вручную же или (в лучшем случае) конной тягой по деревянным брусьям откатывали к месту отгрузки и затем на ишаках и верблюдах везли на перерабатывающий завод. На этом заводе, в свою очередь, раствор из урановых солей просушивали на противнях на открытом огне. Сейчас всё это звучит достаточно дико, но тогда стране требовался уран, требовался, что называется, «ещё вчера», поэтому использовали любые доступные ресурсы и методы.

Задачу по собственно конструированию атомной бомбы ПГУ возложило на специально для этого созданное при Лаборатории № 2 Конструкторское бюро № 11 (КБ-11) во главе с П. М. Зерновым и Ю. Б. Харитоном. Само КБ-11 и комплекс тяготевших к нему производств было решено развернуть в посёлке Сарово на границе Мордовии и Горьковской области. Во время войны тут дислоцировался завод № 550 наркомата боеприпасов, переданный в 1946 г. в наркомат сельскохозяйственного машиностроения. Начиная с 1946 г. и вплоть до 1990-х годов посёлок Саров был исключён из всех учётных материалов и не указывался на географических картах. Лишь «облечённые доверием товарищи» знали, что именно скрывается под обозначениями «Москва-300», «Горький-130» и «Арзамас-16».

КБ-11 получило задание на разработку атомного боеприпаса сразу в двух вариантах. Устройство РДС-1 должно было использовать оружейный плутоний, а критическая масса в нём образовывалась за счёт принципа сферического обжатия. Второй вариант атомного боеприпаса (РДС-2) базировался на использовании урана-235 и принципа пушечного сближения. Собственно, уже на этапе предварительного планирования основным фаворитом рассматривалась именно плутониевая бомба – её испытания предполагалось провести не позднее 1 января 1948 г., а для РДС-2 контрольный срок был отодвинут до лета 1948. Однако в дальнейшем из-за проблем с наработкой оружейного урана работы по РДС-2 отстали от графика изготовления плутониевого боеприпаса ещё больше.

5 августа 1949 г. на заводе «В» (занимался финальным изготовлением деталей из металлического плутония) комбината № 817 методом горячего прессования были завершены две плутониевые полусферы. Хотя, на первый взгляд, на фоне прочих достижений этот результат не выглядел каким-то выдающимся свершением, на самом деле это был крайне важный порог, который удалось перешагнуть советским производственникам. Плутоний сам по себе представлял весьма требовательный к условиям производства металл, причём значительная часть полуфабрикатов и реагентов в ходе производства плутония были радиоактивны – это вынуждало проявлять особое внимание к обеспечению производства и управлять рядом операций дистанционно. Но даже полученный слиток металлического плутония ставил перед технологами целый ряд сложнейших задач по формированию деталей из этого материала. Плутоний низкопластичен, малоустойчив к коррозии и токсичен, при этом точно определять его критическую массу в те годы ещё не умели, поэтому риск возникновения самопроизвольной цепной реакции был постоянным. Для плавления и розлива плутоний требовал плавильных печей с обеспечением высокой степени вакуума, охлаждать его было можно только в инертной среде, а обрабатывать – на специальных пресс-инструментах. Таким образом, две плутониевые полусферы, изготовленные в августе 1949 г., стали итогом огромного комплекса инженерных, конструкторских и технологических работ. Это было зримое и вещественное воплощение десятков тысяч человеко-часов рабочего времени и материальных ресурсов на миллионы рублей.

В ночь с 10 на 11 августа в Сарове в КБ-11 была проведена контрольная сборка боеприпаса РДС-1. В целом «изделие» было сочтено соответствующим техническим требованиям и пригодным для полигонных испытаний. Подготовка полигона для испытания советской атомной бомбы началась ещё в 1946 г. в 170 км к западу от Семипалатинска. В центре полигона была построена металлическая решётчатая башня высотой 37,5 м (на неё предполагалось установить «изделие»), а по его территории расставлено 1300 различных физических приборов и 9700 индикаторов проникающего излучения.

Первая советская атомная бомба была испытана на Семипалатинском полигоне в 7 часов утра 29 августа 1949 г. 

В 1950 г. было изготовлено ещё несколько «изделий» РДС-1. Хотя они считались серийными, в войска они не поступали, а хранились в разобранном виде на специальных складах. Ядерный боеприпас на уране-235 был испытан на том же полигоне в 1951 г. Урановая бомба была в 2 раза легче РДС-1, но вдвое мощнее. Так СССР стал ядерной державой. 

Советский атомный проект, начатый в дни, когда вермахт рвался к Волге, и перешедший в решающую фазу тогда, когда в Лондоне и Вашингтоне уже планировали атомные удары по «Советам», завершился успешно. Всего пять лет спустя после чудовищной войны, унесшей жизни миллионов советских граждан, Советский Союз сумел решить крайне сложную научную и техническую проблему. Возможно, все мы, читающие эти строки, до сих пор живы только благодаря этому.