Как защитить А-бомбу?

Как защитить А-бомбу?

Создателей ядерного оружия опасности подстерегали на каждом шагу. Те материалы, с которыми они имели дело и о которых было известно так мало, непрерывно преподносили «сюрпризы». Некоторые из них могли свести на нет усилия тысяч людей всего за два-три дня…

Свой норов и «отвратительный характер» (выражение академика Бочвара) демонстрировал плутоний.

Сейчас хорошо известно, что даже большой кусок металлического плутония превратится в кучу «трухи», если оставить его незащищенным во влажной атмосфере. Окисляется этот металл очень быстро, и попробуй предугадай это, если никогда в жизни с этим металлом не сталкивался и если его в природе не существует?!

Весь комплекс металлургических и металловедческих проблем по созданию заряда для атомной бомбы был поручен Андрею Анатольевичу Бочвару. В 1946 году, когда он был привлечен к «Атомному проекту», он уже был весьма известным ученым, академиком. Под научным руководством А.А. Бочвара был получен сплав плутония на заводе «В» комбината № 817, из которого сделаны детали первой атомной бомбы.

Впрочем, пока никаких деталей еще не было, а характер плутония был неизвестен. В распоряжении исследователей пока поступали миллиграммы делящихся материалов. Определить по ним характеристики материалов, измерить тепловые эффекты образования окислов, построить диаграммы состояния, — все это казалось невозможным. Конечно, сразу все выяснить не удалось, но уже вскоре стало понятным, что плутоний и ряд других материалов нуждаются в мощной коррозионной защите. Не будет ее — и вместо урана, плутония, других делящихся материалов конструкторы получат «г…о», как грубо, но довольно точно, определил сложившуюся ситуацию руководитель «Атомного проекта» Лаврентий Берия.

Впрочем, поначалу особых волнений не было, так как аналогичная проблема с коррозией возникла и по металлическому урану, однако она вскоре была успешно решена.

15 августа 1946 года руководители «Атомного проекта» предоставили Л.П. Берия «Отчет о состоянии работ по проблеме использования атомной энергии за 1945 г. и семь месяцев 1946 г.». Документ был написан от руки в единственном экземпляре. Предназначался он, конечно же, для Сталина. В этом «Отчете» суммировалось все, что сделано за год, прошедший после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.

В документе довольно подробно рассказано, как именно будет осуществляться защита урановых блочков от коррозии и какие материалы нужны для создания уранового котла:

«Металлический уран подвергается сильной коррозии под действием горячей воды и поэтому цилиндрические блоки, выпускаемые заводом № 12, не могут быть применены в котлах без предохранения их поверхности от действия воды специальной защитной оболочкой.

Защитная оболочка должна быть абсолютно герметичной и иметь надежный контакт с поверхностью металлического урана…»

Далее в документе говорится о том, что создано четыре способа защиты урановых блочков, оболочки сделаны из алюминия…

«Было показано также, что пропускание токов силой 10 000 ампер через охлаждаемый водой урановый цилиндр не приводит к расплавлению урана и ухудшению оболочки.

Таким образом, задача защиты урана от коррозии также получает научно-технические решение».

Однако вскоре выяснилось, что это заключение в «Отчете» сильно преувеличено. Безусловно, те идеи, что появились в 1945 году, оказались весьма продуктивными: до нынешнего дня в атомной энергетике и промышленности применяются те же материалы и сплавы, что были найдены тогда, но реализация их в реальных реакторах и «изделиях» оказалась намного сложнее. И уже тогда стало ясно, что для решения технологических проблем необходим специальный технологический научный центр. Выбор пал на Институт специальных металлов НКВД СССР. Он сразу же был переименовал в НИИ-9. В самый разгар работы над атомной бомбой его возглавил академик А.А. Бочвар.

В институте занимались всеми проблемами, связанными с радиоактивными материалами, но особое внимание уделялось плутонию, потому что сразу же после получения подробной информации из Америки об этом искусственном материале И.В. Курчатов понял: именно из плутония надо делать первый атомный заряд. Однако о плутонии почти ничего не было известно, в распоряжении ученых оказывались ничтожные его количества, да и коррозия съедала столь стремительно, что поначалу это трудно было даже понять…

Сегодня официально НИИ-9 значится как Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. Бочвара (ВНИИНМ), но атомщики называют его «Плутониевым институтом» — так точнее и привычней.

Одна из первых лабораторий в НИИ-9 — по изучению коррозии. Возглавил ее Николай Алексеевич Изгаршев, член-корреспондент АН СССР. Это был ведущий специалист по электрохимии. Выбор на него пал не случайно: научные руководители «Атомного проекта» понимали, что именно электрохимии предстоит сыграть решающую роль в сохранении плутония от коррозии.

На юбилее ВНИИНМ в одном из научных докладов прозвучали такие слова:

«На плутониевые детали, предназначенные для первого атомного заряда, нанесли металлическое покрытие. Это позволило также защитить людей от воздействия альфа-излучения. Но главной задачей этого покрытия была все-таки защита плутония от взаимодействия с атмосферой воздуха, чтобы драгоценный металл, находясь уже в виде деталей требуемой формы и массы, сохранил весь комплекс свойств (прежде всего физических и механических) от момента изготовления деталей до момента взрыва атомного заряда. Надо сказать, что и сейчас, имея 50-летний опыт по защите делящихся материалов от коррозии, это — непростая задача. Причиной коррозии является термодинамическая нестабильность металлического состояния плутония и урана в химически агрессивных средах, то есть сама природа металла».

«Любовь» урана и плутония к влаге стала главной «головной болью» технологов. Этот «союз» доставлял огромное количество хлопот, он требовал от ученых не только глубокого знания материалов, но и изобретательности, нестандартности мышления. Казалось бы, уран и плутоний проверяли талант тех, кто с ними работал.

Детали из урана перевозили в специальных контейнерах. Чтобы сохранить их получше, решили вводить инертный газ, мол, в такой среде коррозия будет идти медленней. Однако все произошло совсем иначе: темпы и масштабы коррозии резко возросли! А чем дело? Что происходит? Ответа не было… И тогда за проблему взялся сам академик Бочвар. Вскоре он установил, что на стенках адсорбируется влага, и именно она становится главной виновницей коррозии.

Из доклада на юбилее ВНИИНМ:

«Именно благодаря неиссякаемой энергии и настойчивости Андрея Анатольевича Бочвара были созданы подразделения коррозионной службы на предприятиях министерства.

Каждый раз, когда в ходе проведения выборочного контроля ядерных боеприпасов обнаруживались продукты коррозии, вставали три очень непростых вопроса — как это повлияет на работоспособность боеприпаса, кто виноват и что теперь делать? Комиссия должна была дать заключение о боеготовности данного типа ядерных боеприпасов. При анализе причин, приведших к коррозии деталей из урана или плутония, приходилось неоднократно обращаться к конструкторам-разработчикам, чтобы разобраться в особенностях конструкции данного боеприпаса и выяснить состав и свойства новых материалов, введенных в конструкцию. Практика обращения с делящимися материалами потребовала, чтобы все решения о применении новых материалов или внесении изменений в технологические операции принимали конструкторы и технологи по согласованию с коррозионистами НИИ-9. Постепенно совместными усилиями была обеспечена защита от коррозии деталей из урана и плутония при их изготовлении, хранении и во время боевого дежурства. Так были решены коррозионные проблемы для ядерных боеприпасов первых поколений».

До сегодняшнего дня коррозия цепко держит в своих лапах ученых и специалистов, не давая им ни минуты покоя. Надо хранить ядерный запас страны, оценивать его состояние, следить за его надежностью. Казалось бы, все уже известно о плутонии, об уране, о других делящихся материалах, известно и о том, как их защищать, но коррозия постоянно продолжает атаковать их с новых, неведомых сторон. Коррозия — это главный террорист в атомной промышленности. Вот почему, попадая в «Плутониевый институт», специалисты из США в первую очередь интересуются, как здесь ученые защищаются от коррозии. Что греха таить, далеко не все можно рассказывать коллегам из-за океана — даже спустя полвека некоторые секреты «Атомного проекта» остаются такими же важными, как и тогда…

Данный текст является ознакомительным фрагментом.