Война. Часть 3

Глава 12.

Москва, Ленинградское шоссе,

Лаборатория номер 2.

1 октября 1940 года, 11:00.

- При всём уважении к идее товарища Ланге, - кривится высокий и худой Исаак Кикоин, реагируя на реплику Алиханова,- на мой взгляд конструкция его многокамерной газовой центрифуги чересчур сложна, чтобы быть реализуемой на практике. Главный её недостаток в огромных технических трудностях, связанных с созданием сверхпрочных материалов для корпуса центрифуги, эффективных электродвигателей, выдерживающих колоссальные нагрузки подшипников. Минимальную скорость вращения ротора можно оценить в чудовищные для столь массивного тела в 150 оборотов в секунду. Центрифуги, которые создавались в прошлом для разделения изотопов различных газов в Германии и Америке не могут быть приняты за прототип для новой разработки ввиду их низкой эффективности и надёжности...

'И ведь не поспоришь, так и есть',- обвожу взглядом насупленные лица Технического Совета Спецкомитета.

- ... В противоположность центробежной технологии разделения изотопов, газо-диффузный техпроцесс имеет более длинную и успешную историю. Главным её преимуществом является простота - центрифуга в основном состоит из газового компрессора и мелкодисперсной мембраны. В настоящий момент мы научились делать такие сетки с отверстиями около пяти тысячных миллиметра, что в 50 раз больше длины свободного пробега молекул при атмосферном давлении. Следовательно, давление газа, при котором разделение изотопов будет происходить, должно быть меньше одной пятидесятой атмосферного давления. Практически мы предлагаем работать при одной сотой атмосферного, то есть в условиях хорошего вакуума. Расчёт показывает, что для получения продукта, обогащённого до 90 процентов лёгким изотопом, необходимо объединить в каскад около 2 тысяч одинаковых ступеней, представленных на чертеже. Ступени каскада группируются в колонны, представляющие наименьшие группы ступеней, оборудованные клапанами и обводными линиями. Стандартными элементами ступеней являются делители, содержащие диффузионные фильтры, компрессоры, трубопроводы, моторы, приводящие в действие компрессоры, теплообменники и система охлаждения для отвода теплоты сжатия, регулирующие клапаны. В проектируемой нами машине мы рассчитываем получить 75-100 грамм урана 235 в сутки. Установка будет состоять из 80-100 колонн, состоящих из 20-25 ступеней...

'За год с трудом наскребём материала для изготовления одной атомной бомбы. Чтобы иметь возможность выпускать хотя бы десяток, нужно соответственно 20 тысяч ступеней. А это компрессоры, теплообменники, холодильники, клапаны, дроссели, резервуары. Все они должны постоянно проверяться на вакуумную плотность, а это оборудование и оборудование, которому нет конца. Это я не говорю о строительстве многих производственных корпуса длиною в сотни метров и, главное, о подготовке десятков тысяч людей, которые будут работать на этом оборудовании, чинить и обслуживать его'.

- ... В качестве наиболее перспективных материалов для фильтров считаются никель, серебро, а также алюминий. Мы недавно в лаборатории, по технологии ,полученной из НИИ-48, изготовили и испытали фильтр, который показал отличные результаты. Метод заключается в электролитическом травлении тонкой алюминиевой фольги - 15-20 микрон - в сернокислотной ванне; при этом получаются поры в виде параллельных цилиндрических каналов из оксида алюминия...

'Понятно, что хочет сказать Кикоин - основные технологии для разделения изотопов методом газовой диффузии имеются, можно начинать проектирование и строительство завода. Беда только в том, что это нам сейчас не под силу'.

- Спасибо, товарищ Кикоин, присаживайтесь,- Курчатов бросает в мою сторону вопросительный взгляд.

- Товарищи,- встаю из-за стола и прохожу к школьной доске,- прежде всего хочу поблагодарить Исаака Константиновича за подробный анализ всех существующих на данный момент методов разделения изотопов. Полностью согласен с его оценкой, что электромагнитный способ весьма перспективен для применения его на завершающей стадии обогащения, с целью доведения её до 90-94 процентов. Согласен также, что газо-диффузный метод уже вполне готов для промышленного производства, а центробежный ещё очень сырой. Образно говоря, первый метод - это своего рода 'синица в руках', а второй - 'журавль в небе'. Я говорю это так потому, что центробежный метод, если он будет освоен, позволит нам далеко оторваться от наших преследователей в атомной гонке, а именно от германской и, по некоторым данным, объединённой англо-американской команды...

В кабинете становится шумно.

- Да-да, товарищи, я не говорился, англо-американской команды, также усиленной лучшими игроками немецкой, которым удалось вырваться из лап Гитлера. Так вот, как известно, одним из главных достоинств центробежного метода является то, что коэффициент разделения в данном процессе зависит от разности молекулярных масс двух изотопов, а не отношения этой разности к молекулярной массе или даже к квадрату массы, как в других методах. Таким образом, чем тяжелее элемент, тем значительнее выигрыш от применения центрифуги, который может достигать в случае урана 10-50 раз, если только пересчитать это на энергию, затраченную на разделение. Но это ещё не всё, капитальные вложения на строительство завода центрифуг следует ожидать гораздо меньшими...

'Заскучали, действительно, что это я об элементарных вещах рассказываю? И кому, людям, которые понимают в ядерной физике во много раз больше меня'.

- ... Однако сооружение такого завода для обогащения урана сопряжено с необходимостью решения множества трудных технических и теоретических задач. Уже несколько лет информационный отдел НИИ-48 по всему миру ведёт работу по поиску любой информации касательно центрифуг, официальной и неофициальной, и ему удалось достичь в этом неплохих результатов. Удивительно, но основной улов был получен в патентных бюро некоторых стран, причём наиболее интересные, на мой взгляд, идеи содержались в отклонённых заявках на патент. Суммируя эти идеи, я позволю себе предложить вашему вниманию набросок проекта принципиально новой центрифуги.

Достаю из тубуса свёрнутый лист ватмана и пришпиливаю его кнопками к доске:

- Извините, но чертёж довольно мелкий, поэтому прошу просто подойти поближе. Итак, в новой центрифуге кардинально решена главная проблема - выход из строя подшипников, которые не могут длительно выдерживать огромные скорости вращения ротора. Как вы видите на рисунке, нижний подшипник заменён стальной иглой, упирающейся в карборундовый подпятник, и вся эта хитроумная конструкция удерживается специальной магнитной подвеской в верхней части ротора, основу которой составляет постоянный магнит...

- 'Волчок', значит,- Кикоин скребёт гладко выбритую щёку,- оригинальное решение. А почему у вас, Алексей Сергеевич, электродвигатель такой странный? Зачем этот блин снизу 'трубы'?

- 'Блин', как вы выразились, это плоский ротор электродвигателя. Он исключает замыкание его замыкание на статор, если по каким-то причинам возникают вибрации 'трубы'.

- А это что за трубки?- из-за спины доносится простуженный голос Курчатова,- ясно, что по оси подводится гексафторид... тогда эти две - две фракции, лёгкая и тяжёлая. Но почему одна вверху, а другая внизу? С чего бы им разделяться по высоте, а не по радиусу 'трубы'?

- Отличный вопрос, Игорь Васильевич. Чтобы разделить изотопы не только по радиусу, но и по высоте надо создать градиент температуры. В результате получится восходящий поток 'тяжёлого' газа вдоль стенки 'трубы' и нисходящий поток 'лёгкого' вдоль её оси...

- Как всё просто,- Кикоин потрясённо смотрит на рисунок,- это же трубки Пито, набегающий поток будет создавать разность давления и выводить 'продукт' и 'отвал' из трубы... Вот только не станет ли 'кочерга' нам турбулентность создавать? Тогда хана всему разделению изотопов...

- Так трубки надо не напрямую в поток вводить,- перебивает его Курчатов,- а поставить внизу трубы диафрагму с отверстием.

- Может быть, может быть,- задумчиво кивает Кикоин,- тогда ещё вопрос, что будем делать с механическими резонансами центрифуги?

- Понимаю о чем вы, Исаак Константинович, чем выше центрифуга, тем выше коэффициент разделения. Думаю, что на первых порах лучше сделать её пониже, 'подкритичной', отладить процесс, а уже затем переходить к 'надкритичным'. Считаю, что если удастся достигнуть обогащения продукта в 3 процента на центрифугу, то это будет грандиозный успех...

- Другой вопрос, что делать с толщиной корпуса,- морщится Кикоин,- допустим, что труба на полном ходу срывается и бьёт в корпус. Это какой-то бронебойно-химический снаряд получится. Если прикинуть его пробивную силу, то корпус остановки надо делать из броневой стали толщиной 60-70 миллиметров. При такой толщине стенки никакой реальной газовой центрифуги создать невозможно.

'Поверил бы, если б не знал, что в жизни всё вышло'.

- Положим, что сталь - не единственный материал, который нам сейчас доступен,- излучаю оптимизм,- да и, всё-таки, не снаряд, а тяжёлая пуля, если судить по кинетической энергии мгновенно разрушающегося ротора. Организуем на полигоне отстрел пластинок разной толщины из разных сплавов. Привлечём к работе специалистов-металлургов. Что-то мне подсказывает, результат будет не таким удручающим, как показывают ваши расчёты, но вы, товарищ Кикоин, правы, это дело надо проверить в первую очередь.

* * *

- Кхм-кхм,- Колмогоров привычным движение приглаживает начинающие седеть жёсткие волосы,- математики ещё с конца прошлого века, можно вспомнить, например, Рэлея, догадывались, что стохастические процессы можно описывать дифференциальными уравнениями, и, соответственно, используя хорошо отработанный аппарат для решения последних, заниматься их исследованиями. Мы, кстати, с Иваном Георгиевичем Петровским, занимаясь 'цепями Маркова', также приложили к этому делу руку. Но ни у кого из математиков почему-то не возникло мысли использовать аппарат стохастических методов для приближённого решения интегральных уравнений. Нужды, видимо, не было, мы же не физики. Но всё изменилось, когда к нам на заседание в Академию наук пришёл Алексей Сергеевич и попросил помочь с решением многомерных интегралов, которые являлись решениями уравнений переноса, возникших в связи с задачей о движении нейтрона в изотропной среде...

'Помню, было... Когда? Да уж больше года назад, Колмогорова тогда ещё академиком не выбрали'.

- ... Я уже упомянул о том, что мы владеем хорошо отработанным аппаратом для интегрирования дифференциальных уравнений, но скромно умолчал о его недостатках, основным из которых является недостаточная универсальность основных методов решений. Так, способ разложения в ряд по собственным функциям практически не работает для тех дифференциальных уравнений в частных производных, где переменные не разделяются; интегральное преобразование Лапласа непригодно для дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами; конформное отображение ничего не даёт для существенно трёхмерной задачи электростатики. Далее, крайне ограничен набор геометрических условий, для которых возможно решение задачи. Дело не идёт дальше шара, плоскости, эллипсоида и некоторых других правильных поверхностей. Даже сочетание простых, но разнородных поверхностей делает задачу неразрешимой. Классические численные методы исправляют часть этих недостатков, они не страшатся сложной геометрии, но чрезвычайно громоздки. Например, решение уравнения Лапласа в n-мерном пространстве сводится к решению n в степени n уравнений, причём оценка погрешности решения представляет собой намного более трудную процедуру, чем сам процесс решения...

'По полочкам всё раскладывает Андрей Николаевич. Учитель с большой буквы, однако'.

- ... Метод статистических испытаний, ('Монте-Карло') над которым мы сейчас работаем вместе с Александром Яковлевичем Хинчиным, свободен от всех этих недостатков. Идея применения метода для расчёта физико-математических задач сводится к эксплуатации двух сторон вероятностного процесса. С одной стороны его параметры можно выразить в виде математического ожидания случайных величин и их функций, то есть в виде формул с априорными вероятностями, а с другой - эти же параметры можно оценить экспериментально, расписав их в виде средних значений от наблюдаемых реализаций случайных величин. Последовательность решения задач методом статистических испытаний следующая: физическому явлению сопоставляется аналогичный вероятностный процесс, при этом доказывается, что искомые физические величины в точности равны математическим ожиданиям случайных величин вероятностного процесса; математические ожидания расписываются в виде статистических сумм с фиксированным числом слагаемых, являющихся реализациями случайных величин; определяется способ получения случайных реализаций; и производится численный счёт.

''Определяется способ получения случайных реализаций'... звучит просто, а ведь это ключевой вопрос, который определяет применимость метода - удастся ли найти такой способ? Конечно, теоретически вопрос реализации 'генератора случайных чисел' трудностей не вызывает. Если слушать математиков, то для этого можно применить ту же рулетку, записывать её показания, создать обширную таблицу случайных чисел, и задача решена. Правда имеется большое 'но', на современном компьютере память весьма ограничена. Тогда они предложили мне создать электронную рулетку, которая будет генерировать случайные числа 'на лету', ведь для её хранения нужна лишь одна ячейка памяти. Но тогда возникает другая проблема - невозможность воспроизвести уже сделанное вычисление, а также контролировать правильность работы генератора. Необходимо в параллель запускать тесты последовательности, что сильно влияет на производительность. С большим трудом удалось склонить математиков к использованию в расчётах программ-генераторов псевдослучайных чисел. Доказать теоретически, что тот или иной генератор даёт последовательность с нужными нам свойствами обычно довольно трудно, что сильно раздражало представителей точных наук, но деваться было некуда и мы согласились на компромисс: строгое доказательство заменяется некими интуитивными соображениями, но затем получаемая последовательность проверяется на специальных статистических тестах, на исполнение критериев согласия и по итогам проверки делается заключение - годен данный алгоритм или нет. При этом окончательно убедило Колмогорова пойти этим путём то, что первый же 'случайно' предложенный мной алгоритм 'генератора', основанный на рекуррентных соотношениях, показал результат, который почти совпадал с результатом, полученным на 'настоящей' случайной последовательности, имеющей равномерное распределение. Решаемая задача, кстати, была самая, что ни на есть актуальная - 'Расчёт внешней оболочки ядерного реактора для пропуска безопасного количества замедленных нейтронов'. Для простоты правда предполагалось, что защита имеет форму плоской пластины'.

* * *

- Скажите, Игорь Васильевич,- после заседания идём по аллее института, под ногами шуршит опавшая листва,- как идут дела у Ершовой?

- Всё также,- со вздохом отвечает он.

- Я понимаю, конечно, что фракционированная кристаллизация нитратов надёжный и действенный метод в смысле очистки радия, например, но нам нужен уран, уран для реактора-наработчика плутония, а это совсем другие объёмы. Мы не можем неделями ждать пока завершится этот кустарный процесс.

- Мы пробовали другой метод, Алексей Сергеевич, 'эфирный'. Это когда к водному раствору нитрата уранила добавляется эфир, и вся смесь взбалтывается. Нитрат уранила большей частью растворяется в эфире, а почти все примеси остаются в водной фазе...

- Это вам, Игорь Васильевич, академик Сажин посоветовал?

- Да, он так в лаборатории обогащал оксиды редкоземельных металлов. Но одно дело иметь дело с пробиркой, а другое с промышленной установкой. Пары эфира взрывоопасны, процесс должен проходить в закрытой герметичной аппаратуре. Для этого необходимы керамические сосуды, трубы и фланцы, выполненные с высокой точностью. В Союзе такого производства нет.

- Керамику для вас мы, конечно, на всякий случай закажем...

'Где лучше? Надежнее в Германии, пока такая возможность имеется. Да и после войны...'

- ... Но, но не лучше ли обсудить этот вопрос сначала с нашими химиками, с профессором Кнунянцем обязательно. Насколько мне известно не все эфиры взрывоопасны, например, трибутилфосфат - сложный эфир фосфорной кислоты. Кнунянц недавно консультировал производственников по его выпуску. Обратитесь к профессору от меня, он вам в два счета технологию очистки набросает.

- Спасибо, Алексей Сергеевич, не перестаю удивляться, вы как...

- Ходячая энциклопедия? Есть такое дело, давно живу.

Курчатов останавливается и удивлённо смотрит на меня.

- Шучу.

'Хотя, честно говоря, я только сейчас и начал жить по-настоящему... А во второй раз спасибо мне скажете, когда придёт время плутоний из облучённых урановых стержней выделять. Трибутилфосфат - основа 'пьюрекс-процесса''.

- Ну если у нас сегодня, Алексей Сергеевич, вечер вопросов и ответов,- Курчатов не улыбается,- то, может быть, подскажете что нам делать с 'горячим процессом'?

- А что с ним не так?

- Слиток не получается. Вместо него выходит смесь уранового порошка с оксидом кальция. Эту смесь мы травим кислотой и на выходе получаем урановый порошок паршивого качества с включениями оксидов.

- А чем восстанавливаете оксид урана - металлическим кальцием?

- Именно так, может быть металлический кальций чем-то заменить?

- Нет ничего проще,- загадочно улыбаюсь я,- предлагаю оставить кальций как он есть, а оксид урана заменить на тетрафторид урана. Тогда в результате реакции травления получится фторид кальция, который в отличие от оксида кальция будет плавиться, ну а чистый жидкий металлический уран станет стекать на дно тигля и застывать там в виде слитка.

- Но как? Откуда?- удивляется Курчатов.

- Секрет, Игорь Васильевич, не могу сказать. Могу лишь вам намекнуть, что кое-кто из заокеанской команды в меру своих сил подыгрывает нам.

- Понимаю,- кивает он,- ну что ж спасибо, я пойду, тем более что у комендатуры вас жена уже ждёт.

- Привет,- чмокаю Олю в щёчку,- время есть? Тогда давай погуляем немного, а то всё кабинет, кабинет.

- Рассказывай,- берёт меня под руку она.

- Похоже, у военных что-то начинает происходить. Хозяин в последнее каждый день с кем-нибудь встречается: то с начальниками Генштаба и Разведупра, то с ними и Будённым, а сегодня ещё и с Тимошенко, они с Ватутиным из Киева пожаловали. Причём, хотел зайти по своим делам в кабинет, а Поскрёбышев не пускает, говорит, что позвонит мне, когда Сталин освободится. Как думаешь, с чего бы это?

- Думаю, что в связи с изменением обстановки в Европе военные планы свои корректируют, а что тебя не пускают, так, как известно, этот вопрос сугубо интимный.

- Вот и у меня такая же мысль промелькнула. Ничего не выходит у Гитлера с Островом, поэтому у наших военных опасения насчёт него возникли, к тому же не исключено, что по линии разведки получили какие-то сведения. Как считаешь, немцы уже начали 'Барбароссу' разрабатывать?

- Ты смеёшься?- толкает меня в бок Оля,- к разработке 'Барбароссы', если она уже началась, может быть привлечено не более десятка генералов высшего ранга. А у нас, насколько мне известно, самым высокопоставленным 'источником' был обер-лейтенант из министерства авиации. Между ним и генералами Генштаба пропасть. Командиров дивизий немцы начнут информировать максимум за месяц до начала войны. Самолёты сядут на полевые аэродромы за день до начала операции, вот тогда наш лейтенант и будет обладать достоверной информацией, а до этого он будет гнать в Москву слухи из коридоров министерства, основанные на дезинформации.

- А Леман?

- А Леман вообще узнает о начале войны из объявления по радио. Существует правило, что секретная информация сообщается только тем, кому она нужна для исполнения своих служебных обязанностей, и только в объёме, необходимом для их исполнения. Скажи мне, зачем контрразведчику, который занимается оборонными предприятиями знать детали армейского плана или дату начала операции? Незачем.

- Логично, тогда выходит не зря Сталин, мягко говоря, скептически относился к данным нашей разведки. Ну хорошо, а зачем тогда тебя в Японию посылали, если?...

- Зорге для Сталина ценен не его художественными сочинениями на тему, когда Гитлер нападёт на СССР. Если бы группа Рамзая состояла из двух человек, его самого и Хоцуми Одзаки, то было б даже лучше. Одзаки уже два года вхож в круг людей, с которыми премьер-министр принц Коноэ еженедельно обсуждает текущие политические вопросы. Это тебе не пьяные беседы с немецким послом...

- Ладно-ладно, разошлась. Понятно. Меня другое волнует. Не задумывают ли наши военные упреждающий удар по немцам? Что-то где-то я читал в своё время о подготовке 'удара на Люблин' Юго-западным фронтом и частью сил Западного летом 1941-го.

- Не знаю, не слыхала, но если б это случилось, то результат приграничного сражения был бы для нас ещё хуже, чем в реальности.

- Не скажи, не скажи, Оля. Опередить противника в развёртывании и нанести удар первым - это дорогого стоит. И вообще, активная стратегия в условиях недостатка информации о противнике предпочтительнее, чем пассивная. Ведь наркомату обороны и Генштабу очевидно, что из-за лучшего развития дорожной сети в Европе, чем в западной Белоруссии и на Украине, немцы находятся в лучшем положении, так? Значит, надо самим что-то предпринимать, чтобы исправить такое положение. Не могли они просто сидеть и ждать. Строить новые дороги долго, значит остаётся ремонтировать имеющиеся и скрытно начинать мобилизацию армии. В общем это и делалось в реальности, но в условиях недостатка надёжных разведданных о противнике недостаточно энергично. Считалось до последнего дня, что немцы ещё не имеют на границе численного и технического преимущества перед нами. Так может быть и помочь нам Генштабу с этой информацией, чтобы он смог принять правильное решение?

- Как помочь? Где её взять. Ситуация радикально изменилась. Финляндия наша, а поставки из Швеции в Германию железной руды и подшипников под вопросом. Всё будет по-другому. Да и опять же возникает вопрос об источниках информации, как их легализовать?

- Очень просто, через Блетчли парк, 'Лист' продолжает снабжать нас перехватами немецких радиограмм. Представь, достаточно подменить код радиограммы и мои ребята, ничего не подозревая, расшифруют её, как настоящую, которая и пойдёт наверх.

- Неплохая идея, молодец Чаганов. Может быть она и пригодится.

Конец третьей части.