Очень резко Капица критиковал руководство атомного проекта: «Товарищи Берия, Маленков и Вознесенский ведут себя в Спецкомитете как сверхчеловеки. В особенности тов. Берия. Правда, у него дирижерская палочка в руках. Это неплохо, но вслед за ним первую скрипку все же должен играть ученый. Ведь скрипач дает тон всему оркестру. У тов. Берия основная слабость в том, что дирижер должен не только махать палочкой, но и понимать партитуру. С этим у Берия слабо».
В конце своего ноябрьского письма Капица добавил постскриптум: «Мне хотелось бы, чтобы тов. Берия познакомился с этим письмом, ведь это не донос, а полезная критика. Я бы сам ему все это сказал, да увидеться с ним очень хлопотно». Когда Берия увидел письмо, он позвонил Капице по телефону и попросил его приехать. Ученый отказался, сказав: «Если вы хотите поговорить со мной, то приезжайте в институт». Берия приехал и привез Капице в подарок двуствольное ружье. Впрочем, Капица и Берия не смогли преодолеть разногласий, и 19 декабря физик ушел из атомного проекта.
25 января 1946 года Сталин вызвал к себе Курчатова. Их встреча длилась час и проходила в присутствии Молотова и Берии. Хотя имеются свидетельства, что Сталин и Курчатов встречались раньше, в 1943 году и в августе 1945 года, эта встреча была первой, о которой имеются документальные свидетельства. Курчатов сделал несколько записей после разговора. Его главным впечатлением, писал он, была «большая любовь т. Сталина к России и В. И. Ленину, о котором он говорил в связи с его большой надеждой на развитие науки в нашей стране».
На встрече Сталин отверг выдвинутые Капицей аргументы в пользу того, что Советский Союз должен попытаться найти свой особый путь к атомной бомбе. Он сказал Курчатову, что «не стоит заниматься мелкими работами, а необходимо вести их широко, с русским размахом, что в этом отношении будет оказана самая широкая всемерная помощь». Сталин говорил также, что он позаботится об улучшении условий жизни ученых и о наградах за достигнутые ими успехи. Сталин подчеркнул, что самым главным является «решающее» продвижение атомного проекта. Курчатову было дано задание составить перечень мер, необходимых для ускорения дела, назвать, какие еще ученые нужны для работы по реализации проекта.
9 февраля 1946 года, две недели спустя после встречи с Курчатовым, Сталин произнес речь в Большом театре, в которой подчеркнул важность науки. «Я не сомневаюсь, – сказал он, – что, если мы окажем должную помощь нашим ученым, они сумеют не только догнать, но и превзойти в ближайшее время достижения науки за пределами нашей страны».
Реактор Курчатова
Советский атомный проект напоминал крупнейшие строительные проекты 1930-х годов – возведение Магнитогорска и Днепростроя. Героическое предприятие, на которое нужно было мобилизовать ресурсы всей страны, включая лучших ученых и руководителей производства, а также заключенных ГУЛАГа.
Нет достоверных данных о стоимости проекта или о числе вовлеченных в него людей. Некоторое представление о масштабах дает, однако, доклад Центрального разведывательного управления США, в котором число занятых в советском атомном проекте оценивается в пределах от 330 до 460 тысяч человек. Большинство из них, от 255 до 361 тысяч, работало в горнодобывающей промышленности, 50–60 тысяч человек были заняты в строительстве, 20–30 тысяч – на производстве, и 5–8 тысяч занимались исследованиями. Хотя оценки американцев носят приблизительный характер, они выглядят правдоподобными.
Первая проблема состояла в том, чтобы найти уран. Ее решение уже нельзя было откладывать. Она усугублялась еще и тем, что Соединенными Штатами и Великобританией в июне 1944 года с целью контроля над мировыми запасами урана и тория был учрежден «Объединенный трест развития», возглавляемый Лесли Гровсом. Гровс полагал, что Советский Союз не сможет получить достаточное количество урана для своего проекта из шахт в Чехословакии, и был намерен препятствовать получению урана из других источников. Его оценка оказалась ошибочной. В 1947 году советские и восточноевропейские рудники добыли свыше 100 тонн оксида урана, а в следующем году резко нарастили добычу.
Задача получения металлического урана была поставлена перед немецким физиком Николаем Рилем. Его привезли в Москву в июне 1945 года, и бывший петербуржец сразу приступил к работе. Под производство чистого урана Авраамий Завенягин выбрал Электросталь – город, расположенный в семидесяти километрах к востоку от Москвы. Там был завод боеприпасов № 12, а также мастерские, электростанция, большая автобаза, высококвалифицированные рабочие. Риль был обрадован таким выбором, считая, что работать будет там легче, чем в столице. С урановой обогатительной фабрики в Ораниенбурге было демонтировано и вывезены в Электросталь все оборудование, пережившее американские бомбардировки. В четвертом квартале 1945 года при активном участии немецких специалистов завод № 12 выпустил первую партию металлического урана массой 137 килограммов, о чем было немедленно доложено Сталину.
Тем не менее производство чистого урана в промышленных масштабах оказалось трудной задачей. К концу 1945 года завод был готов лишь частично, и строительство явно не укладывалось в сроки, установленные правительством. Атмосфера становилась напряженной и неприятной, и в начале 1946 года на завод прибыл сам Завенягин для инспекции и стимуляции работ. Обстановка нормализовалась после того, как группе Риля удалось получить несколько тонн двуокиси урана достаточной чистоты для экспериментов, которые хотел провести Игорь Курчатов. А к октябрю 1946 года завод № 12 давал Лаборатории № 2 около трех тонн металлического урана в неделю.
Следующим шагом на пути к бомбе был экспериментальный реактор Ф-1 (первый физический), создание которого планировалось Игорем Курчатовым с начала 1943 года. Хотя зона ответственности, лежавшей на нем, резко возросла после августа 1945 года, Курчатов продолжал руководить строительством реактора. При этом численность его группы заметно увеличилась: с одиннадцати человек в январе 1946 года до семидесяти шести – в декабре.
Летом 1946 года из Электростали в Лабораторию № 2 начали поступать большие партии металлического урана. Вскоре физики обнаружили, что часть урана содержит повышенную концентрацию бора. Борис Ванников поехал в Электросталь разбираться с проблемой. Его тон в разговорах с заводскими руководителями был вежливым, но угрожающим, и проблема была вскоре решена. Если бы примесь не была выявлена, реактор не достиг бы критичности, поскольку бор является сильным поглотителем нейтронов.
К июлю 1946 года на территории Лаборатории № 2 было построено специальное здание для реактора размером 15 Ч 40 метров; из соображений секретности его называли в документах «монтажными мастерскими». Сам реактор собирали в шахте глубиной 7 метров, окруженной мощными бетонными стенами и толстым слоем земли и песка. Вход в реактор походил на лабиринт из блоков свинца, парафина и борной кислоты. Две независимые подстанции давали электрический ток, необходимый для управления реактором. Измерение уровня радиации осуществлялось системой дозиметров, установленных внутри и снаружи здания.
Как и первый американский реактор, построенный под руководством Энрико Ферми, в реакторе Ф-1 использовались металлический уран с природным содержанием изотопа уран-235 (около 0,7 %) и графит в качестве замедлителя. Кадмиевые стержни управляли потоком нейтронов. Реактор не имел системы охлаждения, поэтому длительная работа на сколько-нибудь большой мощности была невозможна.
Курчатов решил продвигаться к расчетному диаметру «котла», составлявшему около 6 метров, шажками, начав с небольшой модели. Первая уран-графитовая сферическая сборка имела диаметр 1,8 метра, а предпоследняя, четвертая – 5,6 метра. Все работы вручную выполнял коллектив так называемого Сектора № 1 численностью тридцать человек, среди которых около четверти составляли женщины. Сотрудникам пришлось пять раз собирать и разбирать сферу. Графитовые призмы и урановые блоки таскали на руках, а ведь в совокупности это несколько сотен тонн! Иногда в такелажных работах принимал участие и сам Игорь Курчатов.