Анализируя начало работы атомного предприятия спустя десятки лет, можно определенно сказать, что если реакторное производство и металлургию плутония освоили и подняли мужчины (женщин-физиков и металлургов было мало), то химическую технологию выделения плутония из облученных урановых блоков и очистку плутония до спектрально чистого состояния вынесли на своих плечах в основном женщины, молодые девушки. При этом надо сказать, что на химиках лежала самая неблагодарная, самая "грязная" и вредная работа.
Нередко на рабочие места аппаратчиков становились сами ученые, стараясь вникнуть в суть возникающих проблем. Неожиданности подстерегали на каждом шагу: то оксалат плутония начинал гореть пламенем в сушильном шкафу, то осадки пироксида разлагались с выбросом раствора из "стакана". Тем не менее к июню 1949 года на заводе было накоплено достаточно плутония для изготовления первой атомной бомбы.
Расширение комбината в Челябинске-40 не прекращалось и после создания бомбы. В сентябре 1950 года вступил в строй второй уран-графитовый реактор, за ним запустили еще два аналогичных реактора в апреле 1951 года и сентябре 1952 года. В январе 1952 года был запущен небольшой реактор для получения изотопов. Тогда же был построен реактор на тяжелой воде.
Одновременно со строительством в Челябинске-40 были выбраны площадки под газодиффузионный и электромагнитный комбинаты для обогащения урана.
Первый ("Комбинат № 813", "Завод Д-1") должен был строиться на Среднем Урале, около Невьянска, примерно в пятидесяти километрах к северу от Свердловска; ему дали кодовое название Свердловск-44 (ныне город Новоуральск).
Второй ("Завод № 814", "База № 9") возводили на Северном Урале, в Северной Туре, он был назван Свердловск-45 (ныне город Лесной). Научными руководителями этих двух заводов были назначены Исаак Кикоин и Лев Арцимович.
Однако там дела не шли гладко. Строительство электромагнитного завода в Свердловске-45 закончилось в 1948 году. Когда он начал производство, в конце последнего каскада вообще не оказалось конечного продукта, и даже в 1949 году степень обогащения изотопом уран-235 достигала только 40 % – намного меньше требуемых для бомбы 90 %. Уран, обогащенный до 40 %, был привезен в Лабораторию № 2, и после месяца круглосуточной работы Лев Арцимович и его группа, используя экспериментальную установку, получила 400 граммов урана, обогащенного до 92–98 %.
В ноябре 1949 года немецким ученым поручили помочь в доработке газодиффузионного процесса. Шесть физиков были привезены в Свердловск-44. На следующий день после их прибытия Ванников и Кикоин ознакомили ученых с возникшими трудностями. Исаак Кикоин объяснил, что завод не достиг ожидаемого уровня обогащения – получено только 50–60 % вместо требуемых 90 % и выше. Кроме того, сказал он, большая часть гексафторида урана в процессе диффузии вообще исчезает. Возможно, дело в коррозии, но химический анализ не мог показать, почему теряется уран. Немцы, однако, оказались не в состоянии помочь. Берия прибыл на завод и дал Кикоину и его коллегам три месяца для решения проблемы. В конце концов было обнаружено, что уран теряется внутри компрессоров: их роторы имели арматуру из многослойного железа, внутренние слои были влажными и реагировали с гексафторидом урана. Группа Кикоина устранила проблему и начала получать высокообогащенный оружейный уран.
Командно-административная система оказалась способной мобилизовать ресурсы в огромном масштабе и направить их на атомный проект. Сталин и Берия приняли дорогостоящую стратегию нескольких альтернативных путей к бомбе. Принципу избыточности следовали почти во всех частях проекта: плутоний и уран-235, графитовый и тяжеловодный реакторы, газодиффузионное и электромагнитное разделение изотопов. Выбор именно такой стратегии означает, что главным для Сталина было время.
"Россия делает сама"
Клаус Фукс в июне 1945 года передал детальное описание плутониевой бомбы, но Юлий Харитон и его сотрудники стремились проверить всё сами, потому что не могли быть полностью уверены в достоверности полученных сведений. Для изучения метода имплозии они должны были выполнить многократные эксперименты с высокоэффективными взрывчатыми материалами, а этого нельзя было сделать в Лаборатории № 2, расположенной на окраине Москвы. Поэтому Курчатов решил организовать филиал в местности, достаточно отдаленной от столицы, где можно было бы спокойно заняться работами по проектированию и изготовлению бомбы.
Возглавил новую организацию Юлий Харитон, при этом он не пожелал возложить на себя обязанности по административному руководству, чтобы не упускать возможность полностью сконцентрироваться на решении научно-технических задач. По совету Курчатова он обратился к Лаврентию Берии, который назначил на должность административного директора генерал-майора Павла Михайловича Зернова – заместителя народного комиссара танковой промышленности. До этого Зернов и Харитон не знали друг друга, но между ними сразу установились хорошие деловые отношения.
Борис Ванников предложил им осмотреть некоторые заводы по производству боеприпасов – в поисках подходящего места для размещения новой организации, которая позднее стала известна как Конструкторское бюро № 11 (КБ-11) при Лаборатории № 2 АН СССР. В апреле 1946 года Зернов и Харитон побывали в небольшом поселке Сарове, расположенном на границе Горьковской области и Мордовской автономной республики. Население Сарова составляло около трех тысяч человек; там находилась небольшая фабрика № 550, выпускавшая в годы войны снаряды для реактивных установок залпового огня "БМ" ("катюша").
Существенным преимуществом Сарова было то, что этот поселок располагался на краю большого лесного заказника; это позволяло расширять площади для проведения работ. Кроме того, место располагалось на достаточном удалении от основных путей сообщения, что было важно с точки зрения секретности, но было и не слишком далеко от Москвы. Поселок, быстро превратившийся в небольшой производственный центр атомного проекта, стал известен как Арзамас-16 – по городу Арзамасу, расположенному в шестидесяти километрах севернее. Иногда его называли "Волжское бюро", а также, по понятным причинам, "Лос-Арзамасом".
В центре Сарова находились остатки православного монастыря, расцвет которого пришелся на XVIII и XIX века. Причисленный к лику святых Серафим Саровский, известный своим аскетизмом и милосердием, жил здесь около пятидесяти лет, вплоть до своей кончины в 1833 году. Саровский монастырь был закрыт коммунистами в 1927 году. Когда Харитон и его группа приехали туда, в поселке еще сохранилось несколько церквей со строениями, в которых находились кельи монахов. Именно в этих кельях и были оборудованы первые лаборатории. Заключенные из располагавшегося неподалеку исправительно-трудового лагеря построили новые лабораторные корпуса и жилые дома.
В отличие от них, ученым и инженерам, поселившимся в охраняемой зоне, были обеспечены привилегированные условия жизни. Они были защищены от ужасных экономических условий, в которых жила остальная разоренная войной страна. Арзамас-16, в сравнении с полуголодной Москвой, представлялся курортом. Сотрудники проекта, как вспоминал один из участников работ Лев Владимирович Альтшулер, "жили очень хорошо. <…> Ведущим сотрудникам платили очень большую по тем временам зарплату. Никакой нужды наши семьи не испытывали. И снабжение было совсем другое. Так что все материальные вопросы сразу же были сняты".
Наряду с имевшимися привилегиями работа ученых-ядерщиков проходила в обстановке строгой секретности и придирчивого контроля со стороны органов госбезопасности. Арзамас-16 был отрезан от остального мира. Зона площадью в 250 квадратных километров была окружена колючей проволокой; в первые годы было трудно получить разрешение хотя бы на время покинуть ее. Разумеется, физики могли говорить о своей работе только с теми, кто был к ней допущен, и не имели возможности публиковать какие-либо материалы о своих достижениях. Отчеты писались вручную, так как не доверяли даже машинисткам. Если всё же документы приходилось печатать, как это было, например, с техническим заданием для первой атомной бомбы, то ключевые слова вписывались в текст лично конструкторами. Вместо научных терминов в лабораторных записях использовались кодовые слова. Так, например, нейтроны назывались "нулевыми точками". При этом информация строго разграничивалась. В 1949 году, во время первого визита будущего академика Андрея Дмитриевича Сахарова в Арзамас-16, Яков Зельдович сказал ему: "Тут кругом все секретно, и чем меньше вы будете знать лишнего, тем спокойней будет для вас".
Среди занятых в проекте было множество информаторов и поощряемых доносчиков. Позднее Харитон отметил, что "везде были люди Берии". Однажды, когда Харитон приехал в Челябинск-40, он присутствовал на обеде, во время которого отмечался день рождения Курчатова. После обеда с выпивкой представитель Берии сказал Харитону: "Юлий Борисович, если бы вы только знали, сколько они донесли на вас!" И хотя он добавил: "Но я им не верю", – стало ясно, что имеется множество доносов, которые Берия мог бы пустить в дело, если бы только захотел.
Ученые вполне отдавали себе отчет в том, что ошибка будет им дорого стоить, и знали, что Берия выбрал дублеров, которые в случае неудачи займут руководящие должности. Но хотя террор и был одним из ключевых элементов стиля управления, характерного для сталинского режима, однако он не определял действия ученых. Те, кто принимал участие в работах по проекту, действительно верили, что Советский Союз нуждается в собственной бомбе для самозащиты. Они приняли брошенный советской науке вызов, на который могли ответить созданием собственной бомбы.
Виктор Борисович Адамский, работавший в теоретическом отделе Арзамаса-16 в конце 1940-х годов, вспоминал:
У всех ученых было убеждение, да оно и сейчас представляется правильным для того времени, что государству необходимо обладать атомным оружием, нельзя допускать монополии на это оружие в руках одной страны, тем более США. К сознанию выполнения важнейшего патриотического долга добавлялось чисто профессиональное удовлетворение и гордость от работы над великолепной физической и не только физической задачей. Поэтому работа шла с энтузиазмом, без учета времени, с предельной самоотдачей.
К лету 1949 года плутониевая бомба имплозивного типа РДС-1 ("Изделие 501", атомный заряд "1–200") была готова к испытаниям. Ее название впервые появилось в правительственном постановлении № 2143565 сс/оп "О мерах по обеспечению развертывания работ в КБ-11" от 19 июня 1947 года, где атомная бомба была зашифрована как "реактивный двигатель С", сокращенно "РДС". Аббревиатура широко вошла в обиход после снятия грифа секретности с итогов испытания, причем расшифровывалась по-разному: "Реактивный двигатель Сталина" или "Россия делает сама".
Семипалатинский взрыв
В степях Казахстана, примерно в ста сорока километрах к северо-западу от Семипалатинска, был построен небольшой поселок на реке Иртыш. В документах он проходил как Семипалатинск-21 (ныне город Курчатов). Бомбу РДС-1 собирались испытать примерно в семидесяти километрах к югу от поселка – в месте, где был развернут 2-й Государственный центральный испытательный полигон (2 ГЦИП). Один из участников испытаний позднее писал:
Каждый день ранним утром выезжали на "газиках" в рабочие домики вблизи полигона. На всем протяжении пути – ни домов, ни деревца. Кругом каменисто-песчаная степь, покрытая ковылем и полынью. Даже птицы здесь довольно редки. Небольшая стайка черных скворцов да иногда ястреб в небе. Уже утром начинал чувствоваться зной. В середине дня и позже над дорогами стояло марево и миражи неведомых гор и озер. Дорога подходила к полигону, расположенному в долине между невысокими холмами.
На полигоне была воздвигнута башня высотой 30 метров, а рядом с ней – мастерская, в которой должна была проходить окончательная сборка бомбы.
Игорь Курчатов и его коллеги не только хотели знать, взорвется ли бомба, им нужно было еще сделать замеры результатов взрыва, определить, какой разрушительной силой она обладала. Соединенные Штаты опубликовали лишь малую часть информации об эффективности ядерного оружия, и советская разведка несколько раз запрашивала Клауса Фукса о данных, относящихся к американским взрывам. Теперь, когда советские ученые получили свою собственную бомбу, они могли самостоятельно изучить эти эффекты. Поблизости от башни были построены одноэтажные деревянные дома и четырехэтажные кирпичные здания, а также мосты, туннели, водокачки и другие сооружения. Железнодорожные поезда и вагоны, танки и артиллерийские орудия размещались на прилегающей площади. Регистрирующие приборы поместили в блиндажи около башни и на больших расстояниях от нее – на поверхности. В открытых загонах и в закрытых помещениях разместили животных, чтобы можно было исследовать первые последствия ядерного излучения.
Аветик Игнатьевич Бурназян, заместитель министра здравоохранения и руководитель службы радиационной защиты, был ответственным за изучение влияния радиации на живые организмы и за измерение уровня радиоактивности после испытания. Он подготовил два танка, которые были оборудованы дозиметрической аппаратурой и должны были направиться к эпицентру взрыва немедленно после его осуществления. Бурназян хотел убрать танковые башни и добавить свинцовые щиты, чтобы обеспечить команду лучшей защитой, но военные были против этого, поскольку искажался бы силуэт танков. Курчатов отверг протест военных, сказав, что "атомные испытания – это не выставка собак, а танки – не пудели, которых надо оценивать по их внешнему виду и позам".
Башня для атомного заряда была полностью подготовлена к августу 1949 года. В мастерской, расположенной у ее основания, установили подъемный кран. По всей длине зала были проложены рельсы. С одной стороны соорудили въезд для грузовиков, доставлявших компоненты бомбы. С другой стороны были двери, через которые тележка с РДС-1 подавалась на платформу, поднимаемую на башню. Вдоль зала располагались помещения, в которых велась работа с отдельными элементами бомбы.
Посетив полигон с инспекцией, Михаил Первухин вернулся в Москву, чтобы доложить о готовности полигона. Следуя практике испытания любого типа вооружений, была создана комиссия. Ее председателем стал Лаврентий Берия. Вместе со Завенягиным он прибыл на полигон во второй половине августа, осмотрел испытательный зал и по линии правительственной связи доложил Сталину о готовности. На следующий день Курчатов объявил, что испытание будет произведено 29 августа 1949 года, в 6 часов утра.
Приезд Берии явился напоминанием о том, что по результатам будет оценено не только качество работ, выполненных Курчатовым и его сотрудниками, но и решена их собственная судьба. Михаил Первухин позднее писал: "Мы все понимали, что в случае неудачи нам пришлось бы держать серьезный ответ перед народом". Его заместитель Василий Емельянов, который тоже присутствовал на испытаниях, выразился об этом еще более прозрачно, сказав сослуживцу, что если испытание не увенчается успехом, то "все будут расстреляны".
Однако Игорь Курчатов и Юлий Харитон были уверены в успехе. Под их руководством перед приездом Берии были проведены две репетиции, чтобы убедиться в том, что каждый знает, где ему следует находиться, что все приборы и коммуникационные линии находятся в исправном состоянии. Они разработали также детальный план на завершающую неделю, и это дало нужный эффект: Берия каждый день приезжал на полигон, появляясь на нем неожиданно, но ни разу никого не застал врасплох.
Были построены два наблюдательных поста: один в 15 километрах к югу от башни – для военных, второй – в 15 километрах к северу от нее, для ученых. Командный пункт находился в 10 километрах от башни, с которой он был связан кабелем для передачи команды подрыва и линиями связи для получения информации о состоянии РДС-1. Было воздвигнуто здание из двух помещений: с пультом управления и телефонами, связывающими его с различными пунктами полигона – в одной комнате, и с телефонами для связи с Москвой и городом – в другой. Здание снаружи было окружено земляным валом, предохраняющим его от ударной волны.
В ночь испытаний на командном пункте собрались Игорь Курчатов, Юлий Харитон, Кирилл Щёлкин, Михаил Первухин, Виктор Болятко, Георгий Флёров и Авраамий Завенягин, а также Лаврентий Берия со своей свитой. Курчатов отдал приказ о взрыве. Щит управления начал работать в автоматическом режиме.
Владимир Степанович Комельков оставил прекрасное описание всей сцены взрыва, увиденного с северного наблюдательного пункта:
Ночь была холодная, ветреная, небо закрыто облаками. Постепенно рассветало. Дул резкий северный ветер. В небольшом помещении, поеживаясь, собралось человек двадцать. В низко бегущих тучах появились разрывы, и время от времени поле освещалось солнцем.
С центрального пульта пошли сигналы. По сети связи донесся голос с пульта управления: "Минус тридцать минут". Значит, включились приборы. "Минус десять минут". Все идет нормально. Не сговариваясь, все вышли из домика и стали наблюдать. Сигналы доносились и сюда. Впереди нас сквозь разрывы низко стоящих туч были видны освещенные солнцем игрушечная башня и цех сборки. <…> Несмотря на многослойную облачность и ветер, пыли не было. Ночью прошел небольшой дождь. От нас по полю катились волны колышущегося ковыля. "Минус пять" минут, "минус три", "одна", "тридцать секунд", "десять", "две", "ноль"!
На верхушке башни вспыхнул непереносимо яркий свет. На какое-то мгновение он ослаб и затем с новой силой стал быстро нарастать. Белый огненный шар поглотил башню и цех и, быстро расширяясь, меняя цвет, устремился кверху. Базисная волна, сметая на своем пути постройки, каменные дома, машины, как вал, покатилась от центра, перемешивая камни, бревна, куски металла, пыль в одну хаотическую массу. Огненный шар, поднимаясь и вращаясь, становился оранжевым, красным. Потом появились темные прослойки. Вслед за ним, как в воронку, втягивались потоки пыли, обломки кирпичей и досок. Опережая огненный вихрь, ударная волна, попав в верхние слои атмосферы, прошла по нескольким уровням инверсии, и там, как в камере Вильсона, началась конденсация водяных паров. <…>
Сильный ветер ослабил звук, и он донесся до нас как грохот обвала. Над испытательным полем вырос серый столб из песка, пыли и тумана с куполообразной, клубящейся вершиной, пересеченной двумя ярусами облаков и слоями инверсий. Верхняя часть этой этажерки, достигая высоты 6–8 км, напоминала купол грозовых кучевых облаков. Атомный гриб сносился к югу, теряя очертания, превращаясь в бесформенную рваную кучу облаков гигантского пожарища.
На другой точке полигона, в десяти километрах от башни, за одним из холмиков в степи, притаился Аветик Бурназян со своими танками. Ударная волна всколыхнула танки, как перышки, а одна из ионизационных камер была повреждена. Бурназян и его коллеги наблюдали несколько минут за радиоактивным облаком, а затем заняли свои места в танках. Они включили дозиметры, надели противогазы и двинулись вперед на полной скорости. Позднее Бурназян вспоминал: