Жанр: История
Теперь об этом можно рассказать история манхэттенского проекта
...т другого и от реакторов.
Мы рассчитывали достигнуть мощности каждого реактора 250 тысяч
киловатт. Общий расчет строился исходя из 200 тысяч киловатт. Если наши
теоретические расчеты окажутся верными (правда, не все из них оказались
такими), мы рассчитывали достичь уровня производства плутония, который
позволил бы нам создать к намеченному сроку достаточное количество бомб. Но,
как я уже упоминал, никто из нас тогда не знал, сколько нужно плутония или
урана-235 для создания эффективно действующей бомбы. Самые тщательные оценки
расходились между собой в сотни раз. Впервые, пожалуй, в истории техники
люди, решившиеся на столь важное предприятие, так мало знали о путях,
ведущих к его успешной реализации.
Между прочим, с аналогичной неопределенностью мы сталкивались
практически на каждом этапе работ. Однако я с самого начала уже решил,
заручившись, правда, согласием всех более или менее ответственных лиц, что
сохранить нормальный и привычный порядок строительства заводов нам не
удастся. Даже если бы мы располагали только скупыми лабораторными оценками,
мы все равно должны были вести проектирование и строительство предельно
быстрыми темпами. Подобная практика была беспрецедентной, но сроки не
позволяли ждать окончательной проверки и заставляли идти на риск. Риск же
при проектировании, строительстве и эксплуатации таких необычных и крупных
предприятий без обстоятельного лабораторного и полупромышленного
исследования был крайне велик.
Сам я не присутствовал на совещании в Уилмингтоне, но послал туда
Николса и подполковника Ф. Мэттиаса. Последний в то время еще не состоял в
штате Манхэттенского инженерного округа. Однако я привлекал его время от
времени к участию в строительстве Пентагона и к некоторым работам проекта,
поэтому он мог составить себе некоторое представление о его общем характере
и целях. Я попросил Мэттиаса присутствовать на этом совещании только как
наблюдателя и по возвращении рассказать мне о нем. Особенно меня
интересовало, какое впечатление на него произвели участники совещания.
Я встретил Мэттиаса на вокзале в Вашингтоне и отвез его домой. По пути
он рассказал мне о совещании, и я попросил его немедленно начать поиски
района, располагающего достаточными энергетическими ресурсами.
Два дня спустя я встретился с Мэттиасом, сотрудниками компании "Дюпон"
Холлом и Черчем, составившими группу по выбору района. Мы обсудили
выработанные в Уилмингтоне требования и районы, наиболее удовлетворяющие
этим требованиям.
Годы моих странствий по стране, сначала как сына армейского офицера,
потом как офицера, а также двухлетний опыт на посту руководителя военного
строительства в стране позволяли мне представлять в общих чертах те районы,
где можно было разместить плутониевый завод.
Информация, имевшаяся у Мэттиаса и компании "Дюпон", позволила нам
достаточно уверенно выбрать наиболее вероятные районы размещения завода.
Первым в списке был район вблизи Ханфорда, расположенный южнее того
места, на котором мы в конце концов остановились. Вторым был район,
примыкающий к плотине гидроэлектростанции Грэнд Каули. Остальные варианты
были не столь очевидными. Два наиболее перспективных из остающихся районов
находились в Северной Калифорнии: один вблизи гидроэлектростанции Шаста Дам
и другой — у Боулдер Дам.
Я определенно высказался за северо-западную часть тихоокеанского
побережья, в основном из-за климата с мягкой зимой и продолжительным,
недождливым и не очень жарким летом, который позволял вести строительство
круглый год.
Во время своей поездки члены группы по выбору района должны были
воспользоваться знаниями, опытом и всевозможной помощью начальника
инженерных войск армейского округа. Для облегчения этой задачи я позвонил
начальнику инженерных войск в Сиэттле полковнику Парку и попросил его помочь
им.
Хотя Мэттиас и Черч не знали об этом, я послал их в эту поездку вместе
умышленно с целью убедиться, что эти два прекрасных специалиста смогут
совместно работать и дальше. Черч был временно назначен компанией "Дюпон"
ответственным за строительную часть работ.
Мэттиаса я первоначально хотел сделать начальником моего штаба в
Вашингтоне, но по просьбе полковника Маршалла был вынужден назначить его
ответственным за строительство плутониевого завода. Я сознавал, что
назначение одного из моих лучших подчиненных на этот пост важнее для дела,
чем его использование в Вашингтоне.
При выборе района Мэттиас должен был следить, чтобы были удовлетворены
наши требования, а Холл и Черч — заботиться об интересах своей компании. Во
взаимоотношениях с военными властями от группы выступал Мэттиас. Холл и Черч
представлялись как вольнонаемные Управления инженерных войск, так как по
соображениям секретности мы не хотели обнаруживать причастность компании
"Дюпон" к нашим делам, чтобы не возбуждать излишнего любопытства.
В течение двух недель группа объездила все западное побережье, от штата
Вашингтон до мексиканской границы, и, вернувшись накануне нового года в мою
штаб-квартиру, единогласно высказалась за Ханфорд.
Важным фактором, повлиявшим на этот выбор, послужила проходящая через
этот район высоковольтная линия от гидроэлектростанции Грэнд Каули до
Бонневиля. Кроме того, вторая из намечаемых территорий к тому времени была
занята под полигон для испытаний авиационного вооружения и попытка
отторжения ее могла привлечь ненужное внимание.
Участники группы по выбору площадки менее чем за час доложили мне свои
выводы и разъехались по своим делам. Письменные заключения были ими
составлены еще во время поездки.
Определение стоимости участка, обычно предшествующее акту его
отторжения правительством, было начато 7 января 1943 г. 16 января я побывал
в этом районе и одобрил выбор. На территории, которая должна была отойти к
нам, было сравнительно мало обрабатываемых земель. Большая часть территории
представляла собой заросшую кустарником равнину, пригодную разве лишь для
промежуточных пастбищ при перегоне овец, да и для этого ее можно было
использовать, вероятно, не более одного раза в несколько лет. Район был
населен крайне редко и большинство ферм были не очень богатыми.
Ханфорд в те времена был маленьким городком, таким, в которых бывает не
более двух универсальных магазинов. Я, правда, помню лишь один, в котором мы
покупали сухарики к ленчу. Основной помехой для сельскохозяйственного
освоения этого района была большая удаленность его от источников воды,
необходимой для орошения, сильно увеличивающая стоимость производимой
продукции и делавшая обычные культуры нерентабельными. В окрестностях было
разбросано несколько вишневых и абрикосовых садов, на нескольких фермах
разводили индеек, а на одной выращивали мяту, цены на которую сильно
возросли во время войны.
За рекой Колумбией находилось еще одно ранчо, которое выглядело
процветающим, но оно было невелико. Большая же часть ферм, расположенных на
территории, своим видом свидетельствовала о трудностях, с которыми их
хозяева сводили концы с концами.
Почва на участке была песчаной с примесью гравия, т. е. идеальная с
точки зрения крупного строительства. Плато, на котором мы рассчитывали
строить завод, находилось всего в нескольких километрах от полноводной реки
Колумбии, отличавшейся своей чистой и холодной водой. Район был достаточно
удален от сколько-нибудь значительных населенных пунктов, ближайшим из
которых был город Паско. В случае катастрофы население этого города мы
вполне могли вывезти на грузовиках.
8 февраля военный министр подписал приказ о приобретении выбранных
земель. Операцию по приобретению поручалось провести инженерным войскам
армии США.
В соответствии с выработанными требованиями мы разбили всю площадь
района на три части. Первая, на которой предполагалось разместить завод,
передавалась в собственность государства, с ее территории выселялось все
население, не связанное непосредственно с работой завода. Остальные земли
были использованы для создания запретной зоны. Вторая часть также поступала
в собственность правительства, однако частично ее могли арендовать их
прежние владельцы или владельцы соседних участков, если они этого пожелают.
Единственное условие аренды сводилось к запрещению проживать на этой земле.
Третью часть земель предполагалось либо передать целиком государству,
либо оставить за ним право выселения с нее жителей без предупреждения и
объяснения причин. При этом предполагалось, что на землях, остающихся
условно в собственности прежних владельцев, не будет серьезного увеличения
численности населения. Это условие, конечно, не касалось естественного
прироста населения или отдельных случаев увеличения наемной рабочей силы, а
было в основном направлено на предотвращение крупных скоплений людей, таких,
как туристские лагеря и кемпинги. Цель этого — избежать дополнительных
трудностей в случае эвакуации населения. Земли третьей категории причинили
нам больше всего хлопот. Ханфордский район был самым большим из когда-либо
упоминавшихся в сделках по купле-продаже земли. Общая площадь его составляла
около 200 тысяч гектаров.
Границы района были уточнены, насколько это было возможно, в январе. Мы
причем стремились выяснить все детали, так как всякое изменение условий
после покупки сильно увеличивало стоимость.
Постепенно представляя общий характер работы завода, мы придавали все
большее значение влиянию различных метеорологических факторов на диффузию
выбрасываемых в атмосферу газов. По этой причине, как и по некоторым другим,
мы просили Металлургическую лабораторию дать заключение по Ханфордскому
району.
При покупке земель была допущена одна серьезная ошибка. Учитывая, что
на составление планов поставки материалов и мобилизацию людских резервов нам
понадобится довольно много времени, мы отложили оформление передачи земель
до конца следующего лета. До момента непосредственного начала работ должно
было пройти много времени, поэтому я не настаивал на немедленном оформлении
покупки земель, занятых под посевы, хотя сделать это было легко. Мне
хотелось оставить владельцам больше времени на хлопоты, связанные с
переселением, а заодно и позволить им снять еще один урожай, нужный для
страны.
По причинам, которые я не смог предвидеть, подобные действия стоили
государству много лишних денег. Дело в том, что наступивший сезон оказался
очень удачным, и поэтому фактическая стоимость земли, исчисляемая судом по
последнему урожаю, сильно возросла. Мы ничего не могли сделать для
уменьшения цены земли, и государство было вынуждено выплатить владельцам
огромную сумму.
Задолго до того, как началась вся эта судебная канитель, 28 февраля
1943 г. в Ханфорд уже прибыл первый представитель компании "Дюпон" инженер
Ле-Гроган.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ.
СТРОИТЕЛЬСТВО ПЛУТОНИЕВОГО КОМБИНАТА.
Для окончательного составления проекта завода по извлечению плутония из
ядерного горючего нам крайне необходимо было располагать некоторым
количеством урана, облученного нейтронами. Это обстоятельство вынудило нас
принять решение о строительстве полупромышленной установки в Клинтоне.
Завод в Клинтоне мы должны были проектировать и строить, не имея еще
никакого опыта в этой области. Главным фактором было время. Несмотря на
незначительные масштабы завода, при его строительстве по существу были
использованы те же основные принципы, которые нам позднее пришлось
использовать при строительстве крупных установок в Ханфорде.
Этот завод несколько отличался от Ханфордского. Реакторы в Клинтоне
были не с водяным, а с газовым охлаждением. Они были рассчитаны на мощность
всего тысяча киловатт, что составляло очень небольшую долю мощности
ханфордских реакторов. Газовое охлаждение было использовано в целях большей
простоты и скорости постройки. Но такой способ отвода тепла, вполне
приемлемый на небольших установках, не подходил для крупных. Между прочим,
впоследствии в результате некоторых усовершенствований удалось повысить
мощность клинтонской установки.
К моменту начала проектирования завода в Ханфорде мы умели отделять
плутоний от урана лишь в микроскопических количествах и только лабораторными
методами. Единого мнения о том, какой способ наиболее пригоден для этого, не
было. Еще меньшая ясность была в отношении необходимого оборудования. Тем не
менее, работа над проектом завода не останавливалась.
Проектирование, приобретение материалов и строительство должны были
вестись одновременно с разработкой процесса выделения и его
усовершенствованием по ходу накопления знаний. Главная задача заключалась в
получении достаточного количества облученного урана, нужного для разработки
технологии его обработки. Причем завод в Ханфорде должен был быть в основном
построен до получения результатов в Клинтоне.
В компании "Дюпон" все работы по плутонию были поручены специальной
секции отдела взрывчатых веществ, возглавляемой Р. Уильямсом. Инженерному
отделу компании было поручено выполнять все заказы этой секции.
Информация об исследованиях, ведущихся в Чикаго, передавалась компании
"Дюпон" по различным каналам. Сотрудники компании часто приезжали в Чикаго и
Клинтон для обсуждения проектов и получения подробных данных. В Чикаго и
Клинтоне постоянно находилось несколько сотрудников компании "Дюпон",
осуществлявших постоянную связь ученых с практиками. Каждая существенная
деталь установки должна была получить одобрение сотрудников Комптона. В
дополнение к обычному окончательному утверждению руководством округа
чертежи, имевшие отношение к самому процессу, предварительно одобрялись
Чикагской лабораторией.
Соображения секретности накладывали специальные условия на обращение с
чертежами, отчетами и всякой другой документацией, которой обменивались наши
учреждения. Поэтому приходилось прилагать большие усилия, чтобы избежать
всевозможных административных задержек. Для ускорения строительства чертежи
расчленялись таким образом, чтобы по ним нельзя было установить общее
назначение сооружения. Благодаря этому удавалось избежать засекречивания
многих чертежей, что было особенно важно при их использовании субподрядными
фирмами и персоналом на строительной площадке.
Еще до привлечения компании "Дюпон" Чикагская лаборатория начала
разрабатывать черновой проект реактора, охлаждаемого гелием, мощностью во
много раз меньшей, чем мощность основных реакторов. Детальный отчет об этом
проекте был передан впоследствии компании, которая продолжала его
разрабатывать в течение декабря 1942 г. и января 1943 г. Одновременно
инженеры компании начали интенсивно изучать сравнительные преимущества
гелиевой и водяной систем теплосъема для реакторов.
К февралю 1943 г. нам пришлось окончательно расстаться с планами
использования гелия в реакторах, поскольку всем стало ясно, что, хотя
теоретически эта система и была более совершенной, она сулила нам множество
практических неудобств, связанных с очисткой больших количеств
радиоактивного газа. Главным аргументом при этом была трудность
осуществления и эксплуатации герметичного корпуса реактора. Большие
неприятности сулила также проблема перегрузки такого реактора под давлением.
Как только стало ясно, что водяную систему охлаждения будет проще и дешевле
изготовить, все работы по освоению гелиевого метода были остановлены.
В период выбора площадки в Ханфорде мы считали, что отвод тепла будет
осуществляться гелием, но не упускали из виду и вероятность использования
водяного охлаждения, поэтому выбирали площадку с учетом этой возможности.
Впоследствии, когда стали ясны преимущества водяной системы охлаждения,
обнаружилось, что при этом, кроме больших резервов холодной воды, важна и ее
чистота. К счастью, вода Колумбии содержала растворенные соли в количествах
даже меньших, чем требовалось, что значительно облегчило ее использование.
Однако вплоть до запуска первого реактора существовали опасения, что
для успешной работы реактора чистота охлаждающей воды должна быть почти
такой, как дистиллированной. Чтобы гарантировать работоспособность хотя бы
одного реактора, если эти опасения оправдаются, пришлось предусмотреть
строительство крупной установки для деионизации воды.
Однажды вечером в Ханфорде я обсуждал целесообразность такого
строительства с сотрудником компании "Дюпон" Ридом, когда в комнату вошел
доктор Хилберри. Я тотчас же поинтересовался его мнением по этому вопросу.
— Установка для деионизации воды, — ответил он, — вероятно, не
понадобится, однако если она все же будет нужна, то ее отсутствие сорвет все
наши планы. Я повернулся к Риду:
— Начинайте строить.
— Во сколько может обойтись это строительство? — спросил Хилберри.
— Около восьми миллионов долларов.
— Слава богу, что я не знал этого, когда высказывал свое мнение.
Подобный способ оперативного решения проблем применялся мной, конечно,
не всегда. Обычно ему предшествовали настолько тщательные исследования,
насколько это допускалось отпущенным временем. Тем не менее, зачастую
приходилось принимать решения, когда неизвестных факторов было намного
больше, чем известных. Мы построили только одну деионизационную установку,
и, к счастью, ее не пришлось использовать.
Мы рассчитывали, что в воде после ее прохождения через систему
охлаждения реактора будут содержаться радиоактивные вещества со сравнительно
коротким периодом полураспада. По проекту предполагалось направлять эту воду
сначала в бассейн для выдерживания. Эта мера была предпринята, чтобы
исключить вредное влияние радиоактивности на рыбу в реке. Мы были уверены,
что после перемешивания в реке эта вода будет совершенно безвредна для
населения, живущего вниз по течению.
Вскоре после выбора площадки я беседовал с Робинсом, инженером,
строившим рыбопроводы на гидроэлектростанции в Бонневиле, и рассказал ему,
какие меры мы принимаем, чтобы защитить лососей. Долго после беседы с ним я
вспоминал его слова: "Каковы бы ни были ваши достижения, вы навлечете на
себя вечное проклятие всего Северо-Запада, если повредите хотя бы одну
чешуйку на одном лососе". К счастью, нам удалось этого избежать.
Бетонные стены бассейна выступали над землей на высоту, необходимую для
защиты от радиации всякого приблизившегося к ним. Чтобы избежать
возникновения турбулентности в течении реки, сбросные трубы были направлены
под углом, поэтому поток был сходящимся. Скорость воды в трубах была выбрана
около 30 километров в час, чтобы рыба не могла заплыть в бассейн. При этом
все сбросные воды непрерывно проверяли на радиоактивность.
Конструкция реакторов определялась четырьмя важнейшими факторами.
Во-первых, опасностью для окружающих, возникающей из-за утечки радиоактивных
газов в результате механических повреждений или дефектов конструкции;
во-вторых, критической величиной выделяющегося тепла в реакторе, которое
может превысить нормальные пределы, скажем, из-за колебаний в подаче воды;
в-третьих, качеством конструкционных материалов самого реактора,
обусловливающих требования, предъявляемые к качеству охлаждающей воды, и,
в-четвертых, совершенно неизученным тогда влиянием длительного нейтронного
облучения на прочность конструкционных материалов.
Для максимального выхода плутония облучение урана в реакторе должно
продолжаться несколько месяцев, лишь после этого можно начинать его
отделение от невыгоревшего урана и продуктов деления.
Рабочая зона реактора состояла из тщательно обработанных блоков графита
высокой чистоты, в которые были заделаны алюминиевые трубы, загруженные
ураном в виде небольших цилиндров или брусков. Реактор охлаждался водой,
поэтому нас крайне беспокоила проблема коррозии, так как мы знали, что выход
из строя даже малой части труб будет означать остановку всего реактора.
Проект должен был удовлетворять трем главным требованиям: быть
неуязвимым для известных или неизвестных источников опасности; обеспечивать
надежность в работе и быстроту достижения запланированного уровня
производства плутония. Трудности, возникавшие на нашем пути, не поддаются
описанию — ведь многие детали конструкций весом более 100 тонн нужно было
собирать с точностью, соответствующей производству прецизионных механизмов.
Лишь благодаря поддержке промышленных фирм компании "Дюпон" удалось
преодолеть эти неслыханные трудности.
Теперь невозможно представить, сколь сложны были многие стоявшие перед
нами задачи. Достаточно показателен пример с изготовлением алюминиевых труб.
Чтобы разработать технологию их изготовления, крупнейшей фирме "Алуминиум
компани оф Америка" потребовалось семь месяцев напряженных исследований.
Мы быстро и, как нам казалось, своевременно начали изучать технологию
изготовления оболочек для урана. Однако исследования удалось завершить лишь
за несколько месяцев до пуска первого реактора.
Особую проблему представляла защита реактора. Десять месяцев ушло
только на подготовку к ее сооружению, а сооружение ее заняло еще три месяца.
На основе научных расчетов нужно было выбрать доступный и пригодный для
защиты материал. Только после этого можно было начинать проектирование. В
ходе исследований удалось получить особый сорт прессованной древесины
высокой плотности. Затем нужно было разработать специальные методы и создать
особые инструменты для обработки блоков этого материала. Нужно было заказать
тысячи тонн стальных плит и миллионы квадратных метров прессованной
древесины. В то же время составлялось техническое задание на всю защиту,
которое предъявляло очень высокие требования к точности сборки. Около 60
фирм привлекались к выполнению этого заказа, но все они отказались из-за
сложности конструкции и недостатка времени на разработку ее технологии. Лишь
после того как в мастерских компании "Дюпон" были разработаны образцы и
технология процесса, удалось найти фирму, согласившуюся выполнить этот
заказ. Не менее трудной проблемой явилась сварка окружающих реактор стальных
плит. Эту работу надо было выполнить очень точно. Даже самые ничтожные
дефекты не допускались. Несколько месяцев пошло только на отработку методов
сварки. Была разработана система повышенной оплаты труда сварщиков. Чтобы
получать повышенную заработную плату, сварщик должен был посещать
специальные курсы и время от времени сдавать экзамены по качеству сварки.
Некоторые детали реактора имели необычные формы, причем допуски на
точность обработки и вес их были на грани технических возможностей. Наряду с
этим существовало много совершенно необычных и ранее не изготовлявшихся
узлов, таких, как управляющие и аварийные стержни, специальные приборы,
механизмы для загрузки и разгрузки реактора, кабина подъемника со
сверхтяжелой защитой, наконец, вся система отвода тепла. Изготовление каждой
детали этих узлов требовало аккуратной и тщательной обработки.
Для обеспечения бесперебойной подачи воды к каждому реактору были
созданы независимые системы водоснабжения, которые дублировали, друг друга.
Одновременно эти системы были связаны между собой. При выходе из строя одной
системы вторая могла обеспечить поступление воды. Были также предусмотрены
аварийные резервуары, расположенные на большой высоте, с автоматическим
подключением в случае выхода из строя обеих систем водоснабжения. Эти
сложные меры предосторожности были необходимы для того, чтобы обеспечить
снабжение реактора водой на время устранения аварии.
Для защиты персонала от мощного излучения (по мощности это излучение
было эквивалентно излучению сотен тонн радия), сопровождающего образование
плутония, реакторы были окружены массивной сплошной стеной из стали,
прессованной древесины и бетона.
На каждый реактор отводилась площадь, равная 2,5 квадратных километра.
Расстояние между реакторами было установлено 10 километров. Если бы возникла
необходимость в строительстве дополнительных реакторов, мы разместили бы их
между уже построенными.
Разработка оборудования для завода по выделению плутония должна была
вестись параллельно с разработкой реакторов, даже скорее с некоторым
опережением ее. К счастью, два наиболее перспективных технологических
процесса требовали использования практически одинакового оборудования и, по
крайней мере, первую стадию проекта можно было уже разрабатывать.
Окончательные решения по большинству узлов завода в Ханфорде должны были
быть приняты до того, как будет запущена установка в Клинтоне.
Сначала нам казалось необходимым иметь восемь заводов по переработке
горючего, потом шесть, потом четыре. В итоге на основе опыта работы
полупромышленной установки в Клинтоне мы сократили их число до трех, из
которых один должен быть резервным. Я особенно хочу обратить внимание
читателя на то, что эти заводы были нами спроектированы в то время, когда мы
располагали лишь микроскопическими количествами плутония. На этих заводах мы
также применили независимые, дублирующие друг друга сист
...Закладка в соц.сетях
