Подробная история заводов в Ок-Ридже и тех исследований, в результате которых они были созданы, заняла бы несколько томов. Я постараюсь нарисовать лишь общую картинy этого гигантского комбината, известного в те времена под названием Клинтонского инженерного завода, и рассказать об основных трудностях на пути к получению делящихся материалов для бомбы, способной положить конец войне.
Сначала мы решили, что отдельные урановые заводы в Ок-Ридже нужно располагать как можно дальше один от другого, ибо если один из них постигнет катастрофа, другие не пострадают от взрыва или загрязнения. Поэтому электромагнитный и газодиффузионный заводы были расположены в лощинах на расстоянии 27 километров друг от друга. Позднее, однако, когда строился термодиффузионный завод, мы пренебрегли этими соображениями и построили его в непосредственной близости от парогенерирующей станции газодиффузионного завода, чтобы использовать пар максимально высокой температуры.
Электромагнитный завод (его условное название Y—12) занимал площадь около 330 гектаров в юго-восточной части запретного района, недалеко от Ок-Риджа. По количеству рабочих этот завод был самым большим в комбинате. Его строительство было начато (в феврале 1943 г.) и закончено (первая очередь в ноябре 1943 г.) раньше других. В течение года он был единственным действующим заводом, а до 31 декабря 1946 г. оставался единственным, где получали готовый продукт — полностью обогащенный уран, т. е. такой, какой необходим для бомбы.
Электромагнитный процесс был важнейшим звеном Манхэттенского проекта. Назначение процесса состояло в выделении урана-235 из природного урана в количествах и концентрации, достаточных для создания оружия. По своему существу это больше физический, чем химический, процесс, хотя в приготовлении материала химия играла большую роль. В принципе идея метода основана на том факте, что более тяжелый ион описывает в магнитном поле дугу большего радиуса, чем менее тяжелый. Таким путем можно разделить различные изотопы одного элемента.
Чтобы реализовать этот способ в крупных масштабах, пришлось провести колоссальные физические и химические исследования и, кроме того, выполнить множество исследований в сопряженных областях науки, таких, как металлургия, биология и медицина. Мы должны были спроектировать, построить и наладить эксплуатацию громадного завода с оборудованием невероятной сложности, не располагая при этом опытом полупромышленного характера. Идея создания полупромышленной установки из-за недостатка времени была оставлена с самого начала. По этой же причине исследования, проектирование и строительство велись почти одновременно и не могли основываться на каком-либо опыте.
Мы никогда не решились бы на столь рискованный эксперимент, если бы не глубочайшее доверие, которое мы испытывали к способностям и энергии Э. Лоуренса. Еще в самом начале атомных работ Лоуренс убедился, что электромагнитное разделение осуществимо, однако его оптимизм мало кто разделял. Этот метод требовал использования огромного количества исключительно сложных, еще не разработанных устройств, связанных с высокими напряжениями, высоким вакуумом и сильными магнитными полями. Для крупномасштабного производства этот метод казался почти неприемлемым. Дж. Фелбек, руководивший разработкой газодиффузионного процесса по заданию фирмы «Юнион карбайд», однажды сказал, что электромагнитное разделение напоминает ему поиски иголки в стоге сена человеком в боксерских перчатках. Правда, для получения небольших количеств чистого урана-235 пригодность этого метода не вызывала сомнений. Мы все же воспользовались этим методом, ибо надеялись, что он обеспечит нам получение необходимого продукта в больших количествах.
Дальнейшие события подтвердили правильность нашего решения. Только благодаря ему мы смогли получить первые образцы урана-235 для экспериментов в Лос-Аламосе и несколько позднее для бомбы, сброшенной на Хиросиму. Без этого урана мы запоздали бы и с изготовлением плутониевой бомбы.
Еще задолго до начала необходимых исследований и до разработки основного оборудования мы начали проектировать и строить здание завода. Строительство вела фирма «Стоун и Вебстер». За научную разработку процесса отвечала Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, возглавляемая Лоуренсом, и, наконец, эксплуатацию завода мы поручили фирме «Истмэн-Кодак», филиал которой «Теннесси Истмэн» имел большой опыт в химических производствах.
Во всей стране было всего три фирмы, которым мы могли, по нашему мнению, доверить изготовление электротехнического оборудования завода. Чтобы не перегружать каждую из них, мы распределили заказы между ними: «Дженерал электрик» поручалось производство электросилового оборудования, «Эллис-Чалмерс» — производство магнитов и «Вестингауз» — производство вакуумных камер.
Создание и эксплуатация такого завода вызвали много новых инженерных проблем, поскольку лабораторные методы обработки граммовых количеств урана нужно было приспособить для обработки тонновых. Успешность операции зависела от согласованности работы ученых, конструкторов, инженеров, строителей и наладчиков. Все привлеченные фирмы имели в Беркли столько своих представителей, сколько им было необходимо. Около 50 ведущих специалистов было переброшено из Беркли в фирму «Теннесси Истмэн». Еще одна большая группа ученых и инженеров из этой лаборатории постоянно находилась в Ок-Ридже, оказывая помощь в установке и наладке оборудования.
Нам с самого начала было ясно, что масштабы и стоимость завода будут гигантскими. Первая очень приблизительная оценка расходов выразилась в сумме порядка 12—17 миллионов долларов. Скоро она увеличилась до 35 миллионов. Эти подсчеты относились, правда, к проекту завода, значительно меньшего, чем тот, который был окончательно построен. В своем первом докладе президенту Рузвельту в начале декабря 1942 г. Военно-политический комитет определил стоимость всего проекта в 400 миллионов долларов.
В то время мы считали, что на электромагнитный процесс из этой суммы придется порядка 100 миллионов. Все эти расчеты были лишь приблизительными, так как никто не имел ясного представления о производительности такого завода и его масштабах. Стоимость сооружения завода за вычетом стоимости необходимого нам серебра, взятого взаймы в государственном казначействе, на 31 декабря 1946 г. составила 304 миллиона долларов. На научные исследования было истрачено 20, на сооружение — 6 и на эксплуатацию — 204 миллиона долларов. Только стоимость электроэнергии составила около 10 миллионов долларов.
Приступая к строительству зданий, мы предполагали, что необходимую степень обогащения урана может обеспечить двухстадийный технологический процесс. Эти отдельные стадии процесса мы назвали альфа и бета-стадиями. На альфа-стадии исходным продуктом будет естественный уран. Однако степень получаемого здесь обогащения могла оказаться недостаточной для бомбы. Необходимого обогащения мы рассчитывали достичь на второй, бета-стадии. Первоначальная конструкция разделительной установки для альфа-стадии имела вид большого овала, состоящего из 96 магнитов и 96 приемных камер. Почти сразу кто-то из калифорнийских ученых придумал для нее название «рейстрек» (т. е. гоночный трек), которое за ней и закрепилось.
Разделительные установки для бета-стадии должны были работать на продукте, получаемом на альфа-стадии. Конструктивно они должны были напоминать альфа-установки, и поскольку не было твердой уверенности в том, что они нам будут необходимы, мы решили сначала построить установки для альфа-стадии.
В окончательном виде завод Y—12 состоял из пяти альфа-установок (каждая из девяти рейстреков), трех бета-установок с восьмью рейстреками по 36 магнитов, химических и других вспомогательных корпусов. Установки были огромные. Например, два здания для альфа-установок занимали площадь по 18 тысяч квадратных метров каждое; внутри они представляли собой сложнейший лабиринт из труб и другого оборудования. Большая часть оборудования превосходила по масштабам и точности изготовления все, что до сих пор когда-либо разрабатывалось. Многие узлы были созданы заново. Из-за трудностей в снабжении и кадрах, постоянной спешки и перегруженности фирм-поставщиков другими заказами все это уникальное оборудование изготовлялось в тяжелейших условиях.
Сооружение завода таких масштабов в короткие сроки требовало хорошо организованной и четко управляемой армии строителей. Чтобы сформировать такую армию, представители фирмы «Стоун и Вебстер» опросили около 400 тысяч человек и завербовали во всех концах страны наиболее опытный руководящий персонал.
Фирма «Теннесси Истмэн» начала немедленно обучать свой руководящий персонал методам эксплуатации электромагнитных заводов на экспериментальных установках, уже работавших в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета.
Тогда же начался набор эксплуатационного персонала для заводов. Сначала мы считали, что обойдемся штатом в 2500 человек. Но это предположение оказалось грустным свидетельством нашей неспособности предвидеть масштаб и сложность предприятия. На самом деле впоследствии штат завода составил 24 тысячи человек. Основная трудность при наборе обслуживающего персонала состояла в том, что мы не знали наших будущих потребностей в людях. Тем не менее, к моменту пуска каждого завода его штат должен был быть укомплектован.
Часто при подготовке обслуживающего персонала приходилось искажать и маскировать смысл будущей работы, с тем чтобы избежать утечки секретной информации.
Вначале при Университете штата Теннесси в Ноксвилле были организованы курсы, которые затем были преобразованы в училище и перенесены сначала в Ок-Ридж, а затем непосредственно на завод. Для удобства обучения и отработки методов эксплуатации во избежание потери драгоценного продукта на альфа-стадии установки бета-стадии некоторое время работали на необогащенном естественном уране.
На протяжении всего строительства и эксплуатации завода Y—12 разнообразие, неожиданность и сложность возникающих проблем требовали от руководителей изобретательности и энергии. Их успешное решение служит подтверждением блестящих качеств ок-риджских руководителей. Одним из труднейших моментов оказалась своевременная и правильная последовательность поставки технологического оборудования. При этом не следует забывать об огромном количестве этого оборудования: гигантских овальных электромагнитов, вакуумных приемных камер, генераторов, вакуумного оборудования, установок по химическому выделению продукта и тысяч других аппаратов. О количестве оборудования дает представление тот факт, что в течение только двух недель было получено 128 вагонов одного лишь электрооборудования. Для хранения прибывающего оборудования в ожидании поступления узлов, которые должны были быть установлены ранее, был построен специальный склад. Особо секретные детали хранились на специальной, строго охраняемой территории в нераспакованном виде вплоть до момента установки.
Монтаж первого рейстрека начался, когда строительство другого крыла здания еще не было закончено. В тот же день, когда была закончена установка мостовых кранов и залита бетонная крыша здания, началась распаковка и установка тяжелых магнитов.
Когда сооружение здания подходило к концу, его площадь была разбита на отдельные сектора, доступ в которые был установлен только по специальным пропускам. Это вызвало поначалу замешательство, однако со временем люди привыкли к ограничениям, и темп работ существенно не снизился.
Одной из серьезных неполадок, с которой мы столкнулись при налаживании оборудования, был выход из строя магнитов. Эти огромные магниты были целиком заключены в толстую сварную оболочку из стали. После длительных догадок и рассуждений о причинах неисправности мы решили вскрыть один из них, надеясь, что визуальное исследование поможет найти дефект. Магнит после этого должен был быть отправлен обратно фирме-изготовителю для устранения дефектов.
По всей вероятности, неисправность была обусловлена неверной конструкцией серебряной обмотки, витки которой располагались слишком близко один от другого, или засорением наполнявшего полость магнита масла. Эти примеси забивались в узкие зазоры между витками, периодически вызывая их замыкание.
Я считал подобные факты совершенно недопустимыми. Конструкция таких ответственных узлов должна была быть более надежной. В задании на изготовление магнитов следовало предусмотреть степень чистоты циркулирующего масла и требование невозможности его засорения при эксплуатации. Самым неприятным было то, что никто из нас и не подумал раньше о серьезных недостатках этой конструкции. Еще более досадным было узнать, что Лоуренс имел подобные неприятности на одном из своих циклотронов.
Когда обнаружили неисправность магнитов, сооружение одного рейстрека было уже закончено, второй — близок к завершению, а монтаж третьего только начался. Мы приняли самые срочные и энергичные меры для исправления положения. Магниты были демонтированы и отправлены в Милуоки для переделки. Массивные серебряные обмотки уложили заново, теперь уже с большим зазором. Был срочно построен специальный завод для травления стали, все стальные патрубки подвергались обработке для полного удаления ржавчины. Затем все детали были собраны с соблюдением самых тщательных мер предосторожности. Все вновь устанавливаемое оборудование впоследствии подверглось аналогичной обработке. Конструкцию магнитов немедленно исправили. В дальнейшем у нас не наблюдалось ни одного случая выхода из строя магнитов.
При общем анализе ситуации мы обнаружили, что саботажник, проникший в состав персонала, легко может подбросить в масло через заправочные люки горсть железных опилок, Что выведет из строя секцию рейстрека.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50