Стефан Груев
Проектът „Манхатън“ (50) (Неразказаната история за атомната бомба и нейните създатели)

46.

Провалът на реактор В в Ханфорд беше много горчиво разочарование, при това причините за него си оставаха пълна мистерия. Вечерта на 27 септември екипите продължаваха да правят отчаяни опити за съживяване на реактора. Според най-общоприетата теория причината за неуспеха се търсеше във водни течове от тръбите — затова се опитаха да ги изсушат чрез продухване с горещ хелий. Скоро обаче се разбра, че водата е толкова малко, че не би могла да предизвика никакви смущения. Точно в този момент, без никаква видима причина, реакторът се съживи и отново навлезе в критично състояние.

Към 1 ч след полунощ мощността му достигна до 200 киловата, а в 4 на следващия следобед — 9 000 киловата, нивото, постигнато през вчерашния ден. Но преди операторите да започнат да се поздравяват с успеха, реакторът отново намали мощността си и верижната реакция затихна. Повториха се съвсем точно събитията от предишния ден.

Какво ставаше? Обезпокоените ръководители се втурнаха към телефоните да се консултират с Чикаго и Оук Ридж. Инженерите отново преглеждаха чертежите и проверяваха всички уреди. Гроувс мигновено реагира на събитието. Заповяда никой да не отива в Ханфорд, освен ако не е изрично поканен, и да се ограничат телефонните разговори. Той самият остана във Вашингтон.

— Това си е тяхната рожба — каза генералът. — Да ги оставим да се оправят сами!

От всички участъци на Ханфорд учените се събраха при реактора като лекари край леглото на умиращ пациент. Всички чакаха диагнозата на Енрико Ферми. Междувременно изпратиха да повикат един млад специалист по „болести“ на реакторите, който се намираше на 40 км оттам — в участък 300.

Джон Уийлър, 31-годишен физик от Принстън, работеше от почти три години върху „отравянето“ на ядрените реактори. Когато напусна Принстън и се присъедини към „Дюпон“, Уийлър беше окуражен да продължи своите изследвания. Неговият шеф, Джордж Грейвс, в началото казваше: „Кой, по дяволите, се интересува от радиоактивност?“ — но скоро започна да обръща все по-голямо внимание на докладите на Уийлър, в които се посочваха евентуалните смущения в работата на бъдещите реактори. Самият Грейвс започна да го поощрява да изследва по-подробно възможните им слаби точки. Уийлър се тревожеше от възможността самите разпадни продукти в реактора да проявят „отровно“ действие, а Грейвс водеше специален дневник, в който се описваха всички възможни критични положения.

Когато Уийлър се запозна за първи път с атомния проект, сметна, че работата му по него ще го отклони съвсем за кратко от основните му интереси в съвсем други области на физиката. Даже най-напред отказа, когато го поканиха в началото на войната — не искаше даже да бъде подложен на проверките за секретност, защото смяташе, че проблемът не го интересува. По онова време той не вярвал, че Европейската война ще засегне по някакъв начин САЩ и предпочитал да се занимава със своите проучвания върху същността на материята и енергията. Желанието да разбере как е устроена Вселената го измъчвало още от детинство, но той се съмнявал, че ядрената физика може да му даде отговори на този въпрос.

Като дете Джон Уийлър никога нямал роден град. Баща му бил библиотекар и семейството често се местело. Роден във Флорида, той живял там само 6 месеца, след което семейството заминало за Калифорния. Там престояли 3 години, след това прекарали 7 в Охайо, 2 — във Върмонт и 8 — в Балтимор. На 21 години преждевременно развитият младеж вече имал докторска степен от университета „Джонс Хопкинс“. Семейството се гордеело с него, но не било много изненадано — още на тригодишна възраст той започнал да разпитва майка си как е устроена Вселената. На десетгодишна възраст страстните му научни интереси едва не довели до трагедия. Запален от някаква книга за експлозивите, успял да се снабди с малко динамит за някакъв опит и последвалият взрив му откъснал един пръст.

Кумирът на студентските му години бил великият датски физик Нилс Бор, главно заради неговите философски възгледи за естеството на Вселената. За Уийлър великият датчанин бил преди всичко философ, който използва физиката като пробно поле за философските си идеи. Самият Уийлър много се интересувал от космологията и се вълнувал от такива въпроси като например дали след няколко милиарда години Вселената ще спре да се разширява. Той бил под въздействието на теорията на Бор за влиянието на наблюдателя върху обекта на наблюдението. Според тази теория (атакувана много енергично от Айнщайн), не е възможно да наблюдаваме някакво явление, без да му повлияем.

Уийлър толкова се възхищавал от Бор, че първата му работа, след като защитил докторската си дисертация, била да му пише, че би искал да работи при него в Дания, защото най-добре от всички разбирал същността на Вселената. Бор го приел и Уийлър работил в продължение на една година в областта на чистата теоретична физика. Това било времето между 1934 и 1935 г., когато експериментите на Ферми с неутроните наелектризирвали цялата общност на физиците. По същото време Бор отхвърлял общоприетата теория, че атомното ядро възпроизвежда в умален вид Слънчевата система и изказал предположението, че то наподобява капка течност. След специализацията си Уийлър се върнал в САЩ и започнал преподавателска работа, най-напред в университета в Северна Каролина, а след това — в Принстън.

Когато през януари 1939 г. Бор пристигнал в Ню Йорк с новината за първия разпад на урановото ядро, извършен току-що в Германия, Уийлър го посрещнал на пристанището. След дългите дни на пътуването с кораба Бор горял от нетърпение да обсъди събитието с някой колега физик и разгорещено споделил с Уийлър още на кея всичко натрупано в него. Младият физик бил толкова впечатлен, че се отказал от многобройните си ангажименти само и само да може да работи с Бор. Първата им работа била да се затичат към библиотеката „Файн Хол“ на Принстънския университет, за да издирят трудовете на лорд Рейли върху физиката на капките и да адаптират неговите формули към новата теория на Бор за модела на ядрото. През четирите месеца от престоя на Бор в Принстън Уийлър имал възможност да присъства на всички вълнуващи спорове между него и Ферми, Зилард, а по-късно и Уигнър. Тогава Бор за първи път изказал предположението, че деленето на ядрото се извършва при U–235, а не при U–238. Двамата с Уийлър написали един доклад за механизмите на ядреното делене, който бил посрещнат с голям интерес на сбирката на Американското физично дружество във Вашингтон на 25 април 1939 г.

Бор се върнал в Европа, а след нахлуването на германците в Дания през 1940 г. за известно време връзката с него се прекъснала. Уийлър се отдал отново на своите философски занимания, но скоро се свързал с други учени, които работели върху ядреното делене. Зилард, и особено Уигнър, много усърдно работели върху проблема за „улавянето“ на неутроните — едно явление, което би могло да забави верижната реакция. Когато след Пърл Харбър Комптън пристигнал в Принстън да набира физици за своята „Металургична лаборатория“, Уийлър и Уигнър приели поканата.

В Чикаго Уийлър се занимаваше главно с явленията, които могат да попречат на верижната реакция. На първо място в неговия списък стояха реакторните „отрови“. Оттам той замина за Уилмингтън, за да води курсове върху ядреното делене с инженери на „Дюпон“ и да помага при проектирането на реакторите. Той беше между малкото чикагски учени, които охотно се включиха в тази дейност — повечето бяха недоволни, че инженерите поемат главните отговорности за проекта. Уийлър не беше толкова емоционално ангажиран, тъй като за него ядреният разпад не бе темата на живота му.

Въпреки критиките на някои негови колеги, Уийлър с удоволствие предостави на инженерите всичките си познания по ядрена физика. Той стана любимец на проектантите и инженерите на „Дюпон“ се вслушваха във всички негови препоръки, особено що се отнася до възможностите за отравяне на верижната реакция. По тази причина, когато реакторът спря да действа, те потърсиха най-напред неговите съвети, макар че Уийлър се бе установил за постоянно в Ханфорд едва през юли 1944 г.

Уийлър не беше непосредствен свидетел на инцидента, затова най-напред поиска да види записа на положението на контролните пръчки и особено внимателно разгледа кривите на промените в мощността на реактора по време на мистериозния случай. За него нямаше никакво съмнение — кривите показваха, че спирането на реакцията се дължи на появата на някакъв много нетраен разпаден продукт. Отравянето, от което той толкова се страхуваше, наистина беше станало. Фактът, че верижната реакция бе спряла за няколко часа и след това отново спонтанно се беше възобновила, показваше, че при ядреното делене се получава неизвестен продукт, който поглъща много интензивно неутрони и затормозва реакцията. Самият продукт има кратък период на полуразпадане и след няколко часа изчезва, в резултат на което реакцията спонтанно отново тръгва. Неизвестната отрова можеше да бъде само радиоактивно вещество с кратка продължителност на съществуване.

На Енрико Ферми му трябваше само един поглед да се убеди в достоверността на оценката на Уийлър и двамата се заеха веднага да идентифицират отровата. Като проучиха графиките, те установиха колко часа и минути съществува неизвестната отрова и започнаха да търсят вещество, чийто период на полуразпадане съответства на този срок. Това приличаше на откриване на престъпник от полицията по неговия „словесен портрет“. Не след дълго причинителят на заболяването на реактора беше открит. Той се наричаше ксенон–135 — газ с период на полуразпадане 9,4 часа.

Подобно отравяне не било забелязано при работата на експерименталните реактори на Чикагския университет. Грийнуолт веднага телефонира на Алисън в Чикаго и като използваше кодиран език му обясни какво се е случило. Помоли да провери дали при Уолтър Зин в Аргон или при Ричард Доун в Оук Ридж са наблюдавали подобно явление. Те отговориха, че не са, но пък и не бяха пускали реакторите с пълна мощност. Когато направиха това с реактора СР–3 в Аргон, който работеше е тежка вода, само след 12 часа работа и при него се получи отравяне, а Уолтър Зин лесно идентифицира същата причина — ксенон–135.

Генерал Гроувс много се ядоса, когато Комптън му разказа всичко това при срещата им в Чикаго на 3 октомври. Той беше издал изрична заповед реакторът СР–3 в Аргон да се експлоатира непрекъснато при пълна мощност и тази заповед не беше изпълнена. Ако учените го бяха послушали, ксеноновото отравяне щеше да бъде открито навреме. Те отговориха, че реакторът СР–3 бил предназначен за изследователски цели, които не биха могли да се постигнат, ако той работи през цялото време с максималната си мощност. За Гроувс неизпълнението на заповедта му говореше за пълна наивност и липса на здрав разум. Комптън се съгласи с генерала, че колегите му са допуснали грешка, но според него все още имаше възможност тя да се поправи, и излетя незабавно за Ханфорд.

При пристигането му там Хилбъри и Грийнуолт му казаха какви стъпки вече са предприети за отстраняване на повредата. Без да губи време и да търси допълнителни доказателства за ксеноновата хипотеза, Ферми я прие за работна основа и започна да търси лечение за отравянето. Той изчисли, че най-простият начин да се компенсира загубата на неутрони, поглъщани от ксенона, е да се увеличи капацитетът на реактора. Единственият начин да се постигне това, е да се прибавят още уранови пръчки — Ферми сметна, че е нужно поне 25% увеличение на броя на наличните 1 500 уранови пръчки.

Ако реакторът беше построен точно по спецификациите, дадени от учените, това би било невъзможно, защото нямаше да има достатъчно дупки в графита за поместване на стотиците допълнителни уранови пръчки. Плутониевата програма беше толкова напреднала, че не можеше да се мисли за изоставяне на реакторите и строителство на нови.

Като по чудо съдбата на проекта отново бе спасена, но този път благодарение на упорството на инженерите от „Дюпон“. При проектирането те бяха предвидили достатъчно място и бяха оставили възможности за промени в конфигурацията на реактора, въпреки протестите на учените, че такива предпазни мерки са ненужни и само забавят изпълнението на строежа.

Най-упорит от всички представители на „Дюпон“ беше Джордж Грейвс, който обръщаше сериозно внимание на опасенията на Джон Уийлър за евентуално отравяне на реакторите. Близо година преди започването на строежа Уийлър беше написал доклад, в който препоръчваше редица промени, включително и място за допълнителни 504 уранови пръчки. Неговите предупреждения бяха накарали хората на „Дюпон“ да бъдат още по-предпазливи. Било късно за радикални промени, защото тежката броня на реактора, изработена от масивна стомана и многослойна дървесина, вече била готова, и предстояло тя да се изпрати в Ханфорд след броени дни. Уийлър предлагал отверстията за пръчките да се разширят и да се добавят нови. Грейвс и ръководителите на „Дюпон“ реагирали бързо и успели да наложат промените, въпреки съпротивата на учените.

Сега всички бяха много доволни, че консервативните инженери на „Дюпон“ бяха заложили на сигурността и бяха предвидили допълнително място в реактора. Джордж Грейвс стана герой на деня и в негова чест дори написаха една балада:

Изпипахме проект прекрасен

в стила си наш на учени космати.

Обичаме си го, по него във захлас

изпадаме ний — учените братя.

 

Но дърти Джон се май угади

и кански викове нададе:

„За миг се спрете, пусти-опустели —

ония рошльовци май нещо са оплели!“^[1]

Реакторът беше зареден с допълнителен уран и Ферми преизчисли данните, така че контролната система да бъде съобразена с повишената мощност. Когато броят на урановите пръчки достигна 2 004, отрицателният ефект от ксеноновото отравяне бе напълно преодолян.

Навръх Коледа 1944 г. няколко тона облъчен уран излезе от реактор В в Ханфорд. Три дни по-късно той отново бе зареден и започна нов цикъл. Междувременно бе пуснат реактор D, а до края на месеца влезе в действие и реактор F.

Вземаха се изключителни мерки за предотвратяване на аварии в реакторите. Реакцията текущо се контролираше със специални пръчки от бор (елемент, който поглъща неутроните като гъба). При авария в реактора можеха отгоре да се пъхнат други борови пръчки, а в краен случай и целият реактор можеше да се залее автоматично с боров разтвор. Най-големи тревоги предизвикваше евентуалното прекъсване на охлаждането — според учените, ако то продължи дори само една секунда, ще се натрупа толкова много топлина, че реакторът може да избухне.

Това накара инженерите на „Дюпон“ да свържат всички осигуряващи системи с помпите за охлаждаща вода. При спиране на електрозахранването на помпите аварийните пръчки веднага се пускат в реактора и преустановяват верижната реакция. Ако тяхното действие се окаже недостатъчно, реакторът се залива с боров разтвор. Цялата система бе изпробвана преди активирането на реакторите, но след като те бяха задействани, инженерите не смееха да я изпробват отново и да спрат реакцията.

Един ден някакво мистериозно прекъсване на тока включи цялата система за сигурност. Само за части от секундата реакторите бяха спрени. Ханфордските заводи имаха осигуровка и при прекъсване на захранването дори в целия Северозапад се включваха към мрежите на Боунвил или на Гранд Кули. Напрежението се възстанови само след част от секундата, но прекъсването наложи тридневна работа, преди реакторите отново да тръгнат.

Какво се беше случило? Саботаж? Хората на полковник Матайъс плъзнаха из околностите и наложиха пълно мълчание за временното прекъсване на тока. Само най-високопоставените ръководители поверително бяха информирани за причината на аварията — японски балон.

Обществото не знаеше, че по време на войната японците се опитваха да атакуват със запалителни балони Западното крайбрежие на САЩ. Тези балони летяха на височина 12 000 метра, където стратосферните въздушни течения ги отнасяха към бреговете на САЩ. Те бяха направени от кафява оризова хартия и имаха диаметър около 10 метра. Носеха запалителна бомба и бяха снабдени с висотомери и система от баласт, която поддържаше автоматично височината на полета. Когато балонът достигнеше набелязания участък, бомбата автоматично се освобождаваше.

През цялата война бяха пуснати около 9 000 балона тип „Фуго“, но тъй като се подчиняваха на капризите на ветровете, не причиниха големи щети. Първите два балона паднаха в Монтана и Северна Дакота. За тях съобщили само местните вестници, но новината след седмица достигнала до японската преса — очевидно, агентите им следели старателно всяка информация. От този момент споменаването на балоните в американската преса беше подложено на цензура.

В района на Ханфорд паднаха поне два балона и един от тях уцели високоволтната мрежа между Боунвил и Гранд Кули. Прекъсването на напрежението включи аварийната система за сигурност на реакторите. Всъщност от аварията имаше известна полза, защото се оказа, че системата за сигурност, която не беше изпитана в реални условия, работи превъзходно. След аварията всички се чувстваха по-спокойни.

По това време приключи и строителството на пречиствателните инсталации в Ханфорд. Трите каньона, чудесата на дистанционното управление, бяха готови да приемат първия облъчен материал. Инсталация Т беше предадена за експлоатация на 9 октомври 1944 г. Пробните изпитания започнаха през ноември, а първите количества облъчен материал от реактор В започнаха да се обработват на 26 декември. Към края на януари ханфордските учени приключиха пречистването на първите количества чист плутоний.

Пренасянето на плутония от Ханфорд до Лос Аламос се оказа сложна операция. Материалът за бомбата пътуваше с автомобил под формата на много гъст, почти желеобразен разтвор, поставен в контейнер, окачен с пружини в центъра на дървен сандък с размери 60 см дължина и по 45 см ширина и височина. Използваха няколко сандъка, като всеки от тях съдържаше минимални количества плутоний, така че при никакви обстоятелства да не се образува критична маса. Сандъците бяха екранирани отвътре и не излъчваха почти никаква радиоактивност, за да могат да се пренасят безопасно.

Полковник Матайъс се погрижи да няма никакъв риск при евентуална катастрофа по време на пътуването и освен това пренасянето им да минава напълно незабелязано. Избраха военни линейки, защото хората бяха свикнали да ги виждат навсякъде и не им обръщаха внимание. Конвоите се състояха от една линейка, пътуваща между две военни коли с радиостанции и въоръжена охрана. Всички носеха униформи и даваха вид на съвсем обикновена военна операция. Освен офицера, пътуващ в линейката, нито шофьорите, нито войниците знаеха какво пренасят. Матайъс настояваше конвоите да използват различни маршрути и никога да не спират на едно и също място за почивка и храна. Отвреме-навреме той изпращаше хора от контраразузнаването по маршрута, за да проверят дали шофьорите спазват стриктно инструкциите и дали не си създават някакви навици, които биха могли да застрашат секретността на операцията.

В Ханфорд и в Лос Аламос се разположиха специални отделения на военната полиция. За транзитен пункт избраха Форт Дъглас в Юта. Там конвоят от Ханфорд разтоварваше сандъците под наблюдението на един офицер, преспиваше и се връщаше обратно, без дори да види линейката от Лос Аламос, която поемаше плутония от Форт Дъглас. Обикновено пътуваха два пъти седмично.

Първите малки количества плутоний бяха пренесени от Ханфорд до Лос Аламос лично от полковник Матайъс. Лабораторията на Опенхаймер очакваше плутония с голямо нетърпение и Матайъс реши да използва влака. С кола той пренесе скъпоценното сандъче до Портланд и там хвана влака за Лос Анджелис, където го чакаше един офицер от Лос Аламос.

— Надявам се, че разполагате с цяло спално купе до Лос Аламос? — попита Матайъс.

— Не сър, не успях — отговори офицерът. — Запазил съм само горното легло в купето.

— Знаете ли каква ценност е това, което ще носите? — извика Матайъс.

— Ценност ли, сър?

— Похарчени са 300 милиона долара, за да се произведе!

Слисаният офицер хукна към гарата и със заплахи и молби успя да се сдобие с отделно купе във влака за Албукерк.

Първите малки количества плутоний пристигнаха в Лос Аламос на 2 февруари 1945 г. Най-сетне в Ханфорд беше започнало производството на материал за бомбата.