Дополнительно в Ок-Ридже была построена специальная тепловая электростанция, которая попутно удовлетворяла еще, правда, не столь большую потребность завода в электроэнергии нестандартной частоты. Использование тока нестандартной частоты было довольно частым явлением на заводах Манхэттенского проекта. Мы не могли идти на облегчение задачи, используя оборудование, рассчитанное на использование тока стандартной частоты, так как это означало бы риск.
Для защиты нашего энергоснабжения от случайностей электроэнергия от теплоэлектроцентрали к газодиффузионному заводу подавалась по подземному кабелю. Несмотря на эти предосторожности, один случай вредительства все-таки был. Форма его, правда, была одной из примитивных: в резиновую оболочку силового кабеля был забит гвоздь. Преступника нам так и не удалось найти. Вероятнее всего, это было сделано каким-то озлобленным рабочим.
Основная трудность при строительстве этого завода, которую мы не могли устранить почти до конца 1944 г., была связана с изготовлением материала для мембран, являвшихся основой всего процесса. Задержка с получением этого материала мешала нам монтировать оборудование завода. Чтобы дать представление о степени этой неприятности, достаточно сказать, что на строительство и заказ специального оборудования уже было израсходовано 200 миллионов долларов, а еще никто не знал, сможем ли мы располагать достаточным количеством материала для мембран. Все же, несмотря на такую серьезную опасность, мы форсировали строительство крупнейшего в истории завода, одни только помещения которого занимали площадь более четырех тысяч гектаров.
Первое успешное разделение изотопов урана методом газовой диффузии было осуществлено в Колумбийском университете в январе 1942 г., а первая большая лабораторная установка была собрана лишь к октябрю. Мембрана этой установки была не больше серебряной монеты в один доллар. Для испытания отдельных узлов завода впоследствии строили различные опытные установки, однако полная полупромышленная модель завода так и не была создана. Ок-риджский завод был уникальным в этом отношении. Его проект был создан на основе опыта эксплуатации установки с мембранной площадью меньше 13 квадратных сантиметров. Однако ценность даже этого опыта стала очень сомнительной, когда обнаружилось, что использованный в опытной установке материал не удастся применить в условиях завода. Основная заслуга компании «Юнион карбайд» в период проектирования и строительства завода заключалась как раз в разработке удовлетворительного материала для мембран и в организации его массового производства через десять месяцев после создания.
Проблема разработки и изготовления насосов для прокачивания газа через диффузионные секции была решена компанией «Эллис-Чалмерс». Кейт буквально обшарил всю промышленность США и пришел к выводу, что единственной нашей надеждой может быть только эта компания. При первом разговоре ее представители не были склонны браться за работу главным образом из-за перегруженности другими военными заказами. Тогда Кейт попросил нескольких специалистов из «Юнион карбайд» и меня поехать в Милуоки, чтобы убедить «Эллис-Чалмерс» принять наш заказ. Эта компания уже участвовала в работах проекта, занимаясь производством гигантских магнитов для электромагнитного завода, и ее президент весьма нежелательно отнесся к нашим новым просьбам. Но в конце концов он дал согласие на переговоры с главным инженером. Каково же было наше удивление, когда главный инженер заявил о возможности выполнения этого заказа: компания уже производила насосы такого типа, правда, несколько меньшей мощности. Договор компания выполнила безупречно.
На обратном пути из Милуоки нам пришлось провести ночь в Чикаго. В номере гостиницы мы горячо обсуждали очередную важную проблему: как предотвратить опасность выхода из строя одной из многих секций. Следя за дискуссией, я выразил недоумение: почему нельзя просто отключить вышедшую из строя секцию. Разница в составе газа в двух соседних секциях должна была быть ничтожно малой, поэтому я не понимал, как могут последующие секции «почувствовать» отключение одной из предыдущих. Вопрос, заданный как бы невзначай, на самом деле тут же подсказал ответ. Этот случай является примером часто возникающей ситуации, когда правильное решение приходит в голову постороннему, а не тому, кто долго бьется над ним.
Чтобы уменьшить последствия коррозии, мы предполагали изготовлять все трубопроводы общей длиной в сотни километров из чистого никеля. «В этом случае, — указал К. Килер, руководитель компании „Крейслер“, которая должна была изготовлять диффузионные секции, — наши потребности в никеле превысят его мировую добычу». Он настаивал на толстом (до 10 сантиметров) никелевом покрытии. Беспрецедентная сама по себе задача покрытия толстым слоем никеля внутренней поверхности труб была решена одной небольшой фирмой в Белльвилле (штат Нью-Джерси). Эта фирма изобрела оригинальный способ никелирования, при котором в качестве электролизера использовалась сама труба. Для получения однородного покрытия труба во время процесса вращалась. Изобретательность этой фирмы избавила нас от крайне сложной проблемы.
Нам были необходимы приборы для регистрации различных изотопов одного и того же химического элемента. Это требование было также беспрецедентным в истории науки. Кроме того, существовала еще проблема регулирования потока газа внутри очень чувствительной к колебаниям давления системы огромной протяженности. Меня эта опасность волновала меньше, чем других, и, вероятно, потому, что я подходил к ней как инженер, а не как теоретик. Мнение многих английских ученых было крайне пессимистическим. Практически нельзя добиться такой регулировки потока, при которой бы не возникали колебания и внутренние возмущения в системе, — считали одни. Образующиеся в результате этих возмущений волны будут сильно снижать эффективность установки и даже смогут повредить мембраны. Другие прямо заявляли, что установка не сможет работать.
Нам нужно было быть абсолютно уверенными в том, что в трубопроводах протяженностью в сотни километров, особенно в местах их сварки, течь воздуха внутрь системы будет не больше, чем через отверстие от булавки. Эту задачу решили инженеры промышленных фирм. Применение усовершенствованного гелиевого течеискателя. позволило устанавливать свищи в каждом отрезке системы труб еще до ее монтажа. Мы не могли допустить даже малейшей негерметичности системы, поэтому пришлось разработать новые методы сварки. Как только важность абсолютной герметичности всей системы стала для нас очевидной, мы не останавливались ни перед чем, чтобы достичь ее. В частности, были организованы специальные курсы для сотрудников фирм, связанных с изготовлением оборудования для завода К—25 или его эксплуатацией.
Весьма серьезный вопрос, связанный с газодиффузионным заводом, возник, когда научный совет по технике безопасности предупредил нас о возможности случайного взрыва делящегося материала при скоплении его где-либо внутри системы. Этим опасениям было уделено самое пристальное внимание, хотя лично я сомневался в их оценке этой опасности. Меня поддержали Николе, Конэнт и Толмен. Совет, по нашему мнению, преувеличивал опасность. После обсуждения этого вопроса еще с Фелбеком и Кейтом мы решили игнорировать мнение совета.
Очистка оборудования перед его установкой имела решающее значение, поэтому мы стремились производить ее по нормам, принятым в хирургии. Она состояла в полном удалении с изделий грязи, жира, окиси, окалины и других посторонних примесей. Присутствие любой из них, даже в ничтожных количествах, могло привести к полному провалу всей программы.
Методы очистки были разработаны компанией «Крейслер». Каждый из этих методов был известен и раньше, но применение их всех в определенной комбинации и последовательности было совершенно необычным. В зависимости от типа деталей применялось до десяти операций очистки. Некоторые детали очищались на фабрике под наблюдением сотрудников филиала «Келлекс». Большую часть их, однако, надо было очищать непосредственно перед монтажом, и поэтому на заводе К—25 пришлось построить специальный цех очистки.
Наряду с тщательной очисткой деталей и узлов оборудования общие требования к чистоте при монтаже были столь строги, что поначалу они даже мешали темпам строительства. Все рабочие перед входом в соответствующие здания должны были переодеваться в чистую одежду. Первое время этому требованию должны были подчиняться все без исключения. Мы должны были подчиняться этому правилу, даже если просто выходили погулять на несколько минут.
Делалось все возможное, чтобы полностью избавиться от грязи и пыли. Для уборки помещений вместо метел и тряпок применяли пылесосы и мокрые губки. Однако в дальнейшем по мере накопления опыта строгость этих норм оказалось возможным несколько ослабить.
При составлении графика строительства мы наметили пять основных этапов:
1) сооружение одной секции в главном каскаде;
2) окончание сооружения целого производственного корпуса;
3) сдача в эксплуатацию значительной части всего завода, позволяющей получать слегка обогащенный материал (сроком для третьего этапа, принятым 1 января 1944 г., мы назначили 1 января следующего года);
4) окончание строительства остальных корпусов завода, что должно было обеспечить получение максимального количества урана-235 для его использования в первой бомбе;
5) окончание строительства всего завода и достижение его проектной мощности.
Получить слегка обогащенный уран к 1 января 1945 г. не удалось. Зато остальные намеченные задачи были выполнены точно в срок (в разгар строительных работ штат объекта К—25 составлял около 25 тысяч человек. Стоимость проектирования, конструкторских работ и оборудования на конец 1946 г. составила 253 миллиона долларов. Полная стоимость работ, выполненных по договорам, равнялась 275 миллионам долларов).
В том виде, в каком газодиффузионный процесс был осуществлен, он представлял полностью американское достижение. Англичанам были сообщены только некоторые общие его характеристики. Следует напомнить, что первые работы в этом направлении начались в Англии, хотя они и не вышли за пределы теории и лабораторных экспериментов.
Весной 1942 г. в США было проведено несколько предварительных конференций с участием представителей Англии Эйкерса, Саймона и Пайерлса, на которых обсуждались основные закономерности метода газовой диффузии и возможные типы производственных установок. Однако английская точка зрения на проект завода сильно отличалась от нашей, как и предлагаемые ими методы и оборудование. По этим причинам обсуждение не могло иметь для нас сколько-нибудь серьезного значения.
Осенью 1943 г. англичане прислали в США группу ученых и инженеров для ознакомления с нашими планами работ по газодиффузионному методу. Они пробыли у нас с сентября до конца 1943 г., изучив в деталях наши проекты, и не согласились с тем путем, который мы избрали. По мнению большинства наших специалистов, это объяснялось тем, что наш проект был основан не на их теоретических разработках. Проблема выбора материала для мембран обсуждалась с англичанами также во всех деталях, однако это не повлияло на наш выбор.
В декабре 1943 г. англичане предложили рассмотреть возможность осуществления кругового цикла, т. е. направления полученного продукта вновь в первую секцию каскада. Теоретически такое предложение выглядело очень привлекательно, так как оно позволяло существенно сократить число секций. Однако оно было связано с повышением требований к мембранам, которые к тому времени, несмотря на годы исследований, так и не были разработаны. Это предложение сильно усложняло конструкцию конвертора и эксплуатацию отдельных секций.
Я категорически возражал против любых серьезных изменений в проекте, ибо это задержало бы строительство завода.
Английская группа предложила также проект завода в виде каскада каскадов. По этому проекту завод должен состоять не из одного длинного каскада, а из нескольких частей, каждая из которых представляет отдельный каскад, определенным образом соединяющийся с соседними частями. Такая схема была слишком сложна и поэтому имела ряд недостатков. Американский вариант проекта казался нам вполне удовлетворительным. Мы, правда, изучили предложения англичан во всех деталях, чтобы убедиться в правильности нашего решения. Обсуждение с ними вопросов конструкции завода было особенно полезно для поисков способов регулирования и ликвидации нарушений в режиме эксплуатации завода.
Англичане вносили и другие предложения, но ни одно из них не было принято. Основная польза от этих предложений сводилась к стимулированию мышления и деятельности инженеров «Келлекса».
С февраля по май 1944 г. несколько ученых из английской группы оказали нам некоторую помощь в решении некоторых теоретических вопросов. Это были Пайерлс, Киртон, Скайрн и Фукс. Они жили в Нью-Йорке и пользовались правом разъезжать по всей стране.
Я уже упоминал, что первым процессом разделения урана, с которым я познакомился после моего назначения, был процесс жидкостной термодиффузии. Процесс происходит в колонне, представляющей собой длинную вертикальную трубу, охлаждаемую снаружи и содержащую внутри нагретый цилиндр. Эффект разделения изотопов в такой колонне обусловлен тем, что более легкая фракция накапливается у горячей поверхности внутреннего цилиндра и движется вверх вследствие закона конвекции.
С практической точки зрения этот метод не годился в качестве основного, поскольку он требовал громадного количества пара. По грубым минимальным подсчетам стоимость такого производства достигала сумм порядка двух миллиардов долларов, но и она не казалась мне достоверной.
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