История Чернобыля имеет далеко идущую историческую подоплеку. Он вырос из серии открытий физиков и химиков на рубеже 30-х / 40-х годов 20-го века. Все началось с Ферми, члена итальянской фашистской партии, который путем ряда экспериментов по облучению урана нейтронами (самого тяжелого из известных на тот момент природных химических элементов с атомным номером 92) пришел к выводу о существовании новых, еще более тяжелых радиоактивных трансурановых элементов. И утверждал, что добился их образования своими руками путем облучения урана нейтронами, запаздывающими парафином. За этот прорыв в 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию. Однако при ближайшем рассмотрении коллеги обнаружили, что было обнаружено нечто еще.
Физическая наука, как и все остальные, уже давно обозначена как своеобразное соревнование за возможность войти в историю с каким-нибудь выдающимся достижением или исследованием. Однако важно не только участвовать, но и сообщить об этом в известном научном журнале в первую очередь. Потому что конкуренты не дремлют, а коллективный разум настолько тесно переплетен, что ты задерживаешься сегодня на месяц-два и в историю уже вошел кто-то другой. Читатели этих журналов тоже не чужие. Таким образом, в сторону избитого Ферми в 1934 году развернулись самые обычные умы своего времени. И новые интересные работы лились рекой.
До Ферми идею проникновения в ядро атома опробовали в Париже Фредерик Жолио и Ирен Кюри с помощью положительно заряженных альфа-частиц (ядер гелия). Однако положительное ядро атома и положительная альфа-частица отталкиваются друг от друга. Поэтому нейтральный нейтрон оказался действительно лучшим кандидатом, способным проникнуть в ядро атома и вызвать какой-то люфт. Теоретические расчеты, проведенные Ферми, говорили о том, что если нейтрон захватывается ядром урана, то должен появиться новый элемент с атомным номером 93, который позже был назван плутонием. Оставалось за малым: найти этот элемент в куске урана после нейтронной бомбардировки. Самое интересное, что сам Ферми сумел химически отделить новообразованный элемент и спешно объявить всему миру, что ураааа, новый элемент найден.
До 1938 года ученые работали над теоретическим и экспериментальным обоснованием результатов и неоднократно натыкались на нестыковки. Пока в 1938 году все в том же Париже Ирен Кюри и Павел Савич не прошлись по эксперименту Ферми и не пришли к выводу, что новообразованный элемент на самом деле не новый трансуран, а известный всем обычный торий. Результаты экспериментов были спешно опубликованы.
Здесь настал черед другой страны с сильной теоретической и экспериментальной наукой: Германии. К дискуссии присоединились Отто Ган, Фриц Штрассман и Лиза Мейтнер из Института химии кайзера Вильгельма в Вене. Скрупулезными исследованиями они доказали, что в результате бомбардировки урана нейтронами образовался не торий, а почти вдвое более легкий, чем радиоактивный изотоп барий (атомный номер 56). Факт распада ядер урана на более мелкие кусочки фактически доказан. 6 января 1939 года соответствующая статья появилась в научном журнале.
Таким образом, Отто Ган официально стал первооткрывателем ящика Пандоры. И где он это обнаружил? В нацистской Германии накануне Второй мировой войны. В начале 1939 года Вена уже 9 месяцев находилась под пятой рейха. Еврейка Лиза Мейтнер покинула группу и сотрудничала с Ханом удаленно из Стокгольма. Этот факт открытия группы Гана быстро дошел до Нильса Бора в Копенгагене, а уже 26 января он объявил вообще в Вашингтоне о распаде ядер, сопровождающемся выделением гигантской энергии в миниатюрном масштабе.
Однако настоящий взрыв был еще впереди. Хан и Страсманн прислали в журнал разъясняющую статью 25 января. В результате распада ядра урана (атомный номер 92) под действием нейтрона образовались радиоактивные изотопы вышеупомянутого бария (атомный номер 56) и криптона (атомный номер 36). А также образовалось еще НЕСКОЛЬКО "осколков"-нейтронов, которые в свою очередь могли вызвать деление соседних ядер. Это означало, что при определенных условиях может начаться цепная реакция, когда миллиарды миллиардов миллиардов ядер могут выделять энергию почти одновременно. И тут же нашлись те, кто разобрался, о чем именно идет речь. И произошло это в хрупком мире менее чем за год до вторжения в Польшу.
Научная элита нацистской Германии на этом этапе отреагировала очень быстро и заткнулась. Милитаризация и подготовка к большой войне сыграли свою роль. Но ученые из других стран продолжали делиться своими достижениями по инерции. Жолио в Париже подсчитал среднее количество высвобождаемых нейтронов: 2-3 штуки на деление. Нильс Бор объявил, что в уране, который в основном состоит из изотопов 238 и 235, версия 235, скорее всего, подвергнется делению. Американские журналы еще в 1940 году продолжали бездумно рассказывать всем о том, что уран-238 обладает способностью улавливать быстрые нейтроны и превращаться в нестабильный уран-239. А потом трансформироваться в элемент номер 93 (плутоний), который тоже вроде бы придется делить без проблем, как уран 235. Для людей, разбиравшихся в теме, это привлечение новинок для европейского пушечного урагана было хуже, чем факт начала войны.
По сути, результаты свелись к двум теоретическим вариантам будущего использования.
1. Создать так называемый «котел» (по современному реактору), в котором после загрузки определенной порции урана будет постепенно распространяться управляемая цепная реакция, которую этот котел будет нагревать. А тепло нужно было отводить на турбину, которая вырабатывала бы электричество. Макет будущей Чернобыльской АЭС.
2. Сделать цепную реакцию неконтролируемой и разрешить расщепление ядер урана в небольшом объеме (футбольном мяче) практически мгновенно. Высвобожденная энергия, эквивалентная тоннам тротила, легко разрушает город. Это теоретически рассчитанное рукотворное чудо получило название «бомба».
Нацистские ученые наверняка осуществили бы оба плана, если бы не стечение обстоятельств и капризы природы. Некоторые из них также следует подробно перечислить:
1. Уран не лежит на дороге. Урановые рудники достаточных запасов находились в небольших количествах в Чехословакии и Бельгийском Конго, откуда активно экспортировались в Бельгию. Нацисты получили к ним доступ по мере захвата Европы.
2. "Бомба" могла быть реализована только путем получения небольшого кусочка чистого урана 235. Но природа в оксиде урана или металлическом уране, извлеченном из урановой руды, распределила изотопы следующим образом: на каждые 1000 единиц урана-238 приходится только 7 изотопов урана-235. Плюс наука не знала каких-либо эффективных методов разделения изотопов одного и того же химического элемента.
3. Для запуска "мирного" реактора необходимо было "обогатить" обычный уран как минимум в 10 раз "обогащенным" ураном 235 (до 70 на 1000 единиц урана 238). Но даже эта задача требовала изучения и наладки производства в промышленных масштабах. Такие миллионные инвестиции во время войны должны были быть подкреплены чем-то более конкретным, чем научные статьи.
Именно поэтому позже американцы с самого начала, ориентируясь не на «бомбу», а на «котел», сначала добились управляемой цепной реакции, а затем из остатков реактора (фактически отходов) относительно легко химически выделяемого плутония. Первой бомбой, упавшей на Хиросиму, был плутоний.
4. Чтобы навредить урану-238 «съесть» по пути фрагменты нейтронов, которые должны подпитывать цепную реакцию и распространять ее дальше, нужно было быстро их замедлить (медленные не поглощались). Немцы при подборе замедлителя ошиблись в расчетах. Дешевый и легкодоступный в любом количестве графит, который сейчас успешно используется в этой роли в современных реакторах, был ими отвергнут. Вместо этого «тяжелая вода» (дейтерий), которая была выбрана в качестве замедлителя, производилась только на одном заводе в Норвегии в довольно скудных количествах. И ускорение этого процесса также потребовало больших инвестиций.
Вряд ли стоит описывать дальше удивительно интересные, полные неожиданностей, порой героизма, порой глупости, возвышенности гениев и безмозглости партийных функционеров, участвовавших в германском атомном проекте. Проект, который, к счастью, кроме научных результатов, ни к чему не привел, но стал катализатором, заставившим США и президента Рузвельта найти средства, нужных людей и энтузиазм, чтобы довести теоретические фантазии на бумаге до свершившегося факта, изменившего мировой порядок на столетия вперед. Лучше просто почитать документальное исследование Дэвида Ирвинга The Viral Outhouse, где все описано в хронологическом порядке и отсылки к кровавой эпохе, в которую все это происходило.
Ядерные реакторы и бомбы можно считать злом, трактуя их в узком смысле лишь как причины аварии на Чернобыльской АЭС и ада Хиросимы. Тем не менее, дешевая ядерная энергия продолжает питать наши дома, а ядерное оружие служит эффективным сдерживающим фактором против кровавых мировых конфликтов доядерной эпохи. И надо честно признать, что если в ближайшее время восточный сосед не прекратит вносить свой вклад в военные конфликты на территории Украины и разжигать вражду, то последним оставшимся средством защиты суверенитета и независимости станет плутониевая бомба, ведь даже Израиль не выдержал бы десятилетий локальных сражений, если бы... Он не был членом «ядерного клуба»...