Битва за плутоний: как создавали первенец-реактор в уральской тайге
Материал опубликован в майском номере журнала Никиты Михалкова «Свой».
Строительство в уральской тайге первого советского промышленного ядерного реактора «А», «Аннушки», как его прозвали строители, стало суровой и героической эпопеей. Любой ценой в кратчайшие сроки страна стремилась получить оружейный плутоний. Ставкой в атомной гонке с США было само существование СССР. Начав этот беспрецедентный по сложности проект в 1946-м, осуществили его неимоверным напряжением сил в июне 1948-го. До взрыва в казахской степи первой русской атомной бомбы оставался еще год с небольшим...
Отечественный урановый проект, стартовавший в сентябре 1942-го, когда были добыты разведданные о работах над атомным оружием в Англии и США, получил резкое ускорение в августе 1945-го, после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Намек Сталину был понятен, и наша научно-производственная машина закрутилась на максимальных оборотах. Заказчиком выступил сам генеральный секретарь, ответственными за выполнение заказа были назначены глава НКВД Лаврентий Берия, его заместитель Авраамий Завенягин и начальник ПГУ Борис Ванников. Координатором проекта являлся Игорь Курчатов.
Полученные разведчиками сведения о том, как делать бомбу, стали хорошим подспорьем, но отнюдь не гарантией ее создания. С подобным наши ученые и инженеры прежде не сталкивались, к тому же в СССР не было своего урана и напрочь отсутствовали некоторые необходимые отрасли промышленности. Полстраны лежало в руинах, люди голодали, и на этом фоне развернулась битва за овладение ядерной энергией.
Фронтов в данной войне, как и в недавно завершившейся, было несколько. На одном, «урановом» — в Средней Азии и по всей стране, куда добирались геологи, — действия велись уже несколько лет. Научные и технологические баталии кипели в институтах, лабораториях, на промышленных предприятиях. Свое сражение развернулось и в вузах, экстренно создававших новые и расширявших уже имевшиеся кафедры — под срочный набор будущих математиков, физиков и химиков.
Спешить было жизненно необходимо — в секретных сейфах Пентагона лежали карты с десятками городов СССР, на которые намечалось сбрасывать ядерные бомбы.
На пустынном поле Ходынки в большой палатке Лаборатории № 2 АН СССР команда Курчатова спешно сооружала экспериментальный реактор (как тогда говорили, «атомный котел») Ф-1. Едва освоили получение сверхчистого графита, получили в пробирке микродозу плутония. Теоретики рассчитали: таинственный, не встречающийся в природе металл можно получить, бомбардируя нейтронами изотоп урана-238. По данным разведки, именно плутоний обеспечивал взрыв американской атомной бомбы. В другом варианте критическую массу для цепной реакции можно было получить из обогащенного урана-235. Не зная, что получится быстрее, Спецкомитет решил строить сразу три секретных завода: два — под плутоний с разными способами получения, один — под уран-235.
В итоге судьбу атомного проекта решил завод под Кыштымом «База-10» (он же — Челябинск-40, Челябинск-65 и, наконец, комбинат «Маяк» в Озерске) — на пару с расположенной в монастырском Сарове «Базой-112», где под руководством Юлия Харитона отрабатывалась конструкция бомбы.
Из-за чудовищной спешки все приходилось решать одновременно, составные части проекта, как железнодорожные составы, катились по разным колеям, часто опережая друг друга. На опытной курчатовской станции все еще не получалась цепная реакция деления ядер урана, а уже выбирали тип промышленного котла, и в тайге под Кыштымом солдаты забивали первые колышки стройплощадки.
Место под завод с первым атомным реактором искать было непросто. Геодезисты исходили сотни километров, тщательно исследовали розу ветров, что было немаловажно в особо опасных условиях производства. В результате остановились на площадке у реки Теча с каскадом озер: для охлаждения реактора нужно было много воды. Вверху, в некотором отдалении, располагался металлургический городок Касли, внизу — Кыштым, сбоку — железная дорога.
Участок для Завода № 817 («Базы-10») утвердили 1 декабря 1945 года постановлением СНК СССР. Пролет над стройплощадкой был запрещен. Вводилась периодически менявшаяся система условной географической привязки и названия возводимого объекта. Вместе с обширной «запретной зоной» он передавался под войсковую охрану МВД. Все жители данной местности обязывались иметь паспорта и прописку. Им категорически запрещалось пускать кого-либо со стороны даже на ночлег. Из особорежимной зоны были выселены почти 3000 «неблагонадежных» вместе с детьми.
На территории стройки находились подсобные хозяйства Кыштымского механического завода и Теченского рудоуправления. На озере Иртяш стояли два дома отдыха, а на Кызыл-Таше — пионерлагерь. Всем сезонным обитателям и работникам этих баз пришлось навсегда забыть про чудные места беззаботного времяпрепровождения. Вместо веселых голосов отдыхавших и задорных пионерских горнов окрестности огласили стук топоров, визг пил, матерная ругань зэков и их охраны, лай собак, ржание лошадей.
В апреле 1946-го утвердили генплан строительства. В комбинат поначалу должны были войти два завода: «А» — реакторный с дублирующей установкой и «Б» — радиохимический. В последнем из облученного (в реакторе «А») урана планировали извлекать в несколько этапов плутоний. К двум основным предприятиям прилагался цех водоподготовки и водоснабжения. В девяти километрах от комбината закладывался поселок на 1300 человек с семейным жильем, поликлиникой, амбулаторией, клубом и соцкультбытом.
«Культбыт» поначалу был, мягко говоря, незавидным. Первые строители жили в землянках, коровниках и свинарниках, которые, наскоро очистив и утеплив, снабдили двухъярусными нарами. Горячую пищу готовили на кострах, чуть позже — в полевых армейских кухнях, откуда ее везли на подводах в тайгу трудармейцам. Никакой механизации долго не было, даже бревна на доски распиливали вручную. Вернувшись с трудовой смены, длившейся весь световой день, а то и дольше, люди, наскоро поужинав, валились на нары почти замертво.
Строительство вел Челябметаллургстрой НКВД СССР. Для страны это была главная стройка, но ни работники, ни ВОХРовцы ни сном ни духом не ведали, зачем расчищали тайгу и рыли лопатами огромный котлован. Знали только, что строили что-то очень секретное. Впрочем, уже довольно скоро местные жители выяснили: в закрытой зоне создают «атомные корабли»...
Кроме заключенных тут поначалу вкалывали объединенные в рабочие колонны советские немцы-трудармейцы, а также военнопленные. Помимо немногих специалистов и руководства «вольняшками» являлись уральские «спецпоселенцы». При всех различиях между зэками и вольнонаемными, экстремальный характер стройки некоторые границы стирал, причем — в обе стороны. Расчеты с заключенными велись по расценкам вольнонаемных, «стахановцев» поощряли повышенной пайкой, водкой и папиросами, а также досрочным освобождением. Некоторые из бывших ЗК стали со временем руководителями подразделений комбината. «Вольняшки», напротив, за существенные просчеты могли загреметь в расположенный неподалеку лагерь.
Многие командированные специалисты, не знавшие толком, куда ехали, испытывали шок, когда забиравшая их в условленном месте «коломбина» (машина с зашторенными окнами) въезжала за двойное ограждение с «колючкой» и часовыми на вышках. Им казалось, что их таким странным способом арестовали и привезли в «места не столь отдаленные». Кто-то тут же запросился «на материк», но обратной дороги не было.
Хрестоматийной стала история с инженером Михаилом Абрамзоном, у которого за невнятный доклад на совещании Борис Ванников отобрал пропуск и при этом объявил, что он теперь не Абрамзон, а «Абрам в зоне». Около месяца инженер жил в бараке и выполнял строительные работы под конвоем вместе с уголовниками, и это был в общем-то легкий случай: некоторых проштрафившихся специалистов после ванниковских совещаний уводили офицеры МГБ, и больше их никто не видел.
Основной ударной силой стройки были, впрочем, не зэки, а военно-строительные батальоны.
Когда земля по весне чуть просохла, начался штурм — рытье котлована под основной реакторный завод. Копали лопатами, долбили кирками, а дойдя до скальных пород, рвали землю взрывчаткой. Долгое время тут не было ни одного экскаватора или бульдозера, твердый грунт днем и ночью выгрызали 11 тысяч землекопов. Породу поднимали ручными подъемниками, оттаскивали тачками.
Летом через тайгу умудрились протянуть 13-километровую ЛЭП, по деревянным дорогам-лежневкам поехали грузовики. Налаживалась какая-никакая механизация.
В конце 1946-го, несмотря на свирепые морозы, стало совсем жарко. Неожиданно для строителей и руководства поступила из центра новая проектная документация — под котел вертикального типа. Глубину котлована требовалось увеличить с 8 до 53 метров, причем срочно! Сталин давил на Берию, а тот приезжал на спецпоезде, люто матерился и угрожал. Дважды снимали директоров объекта, поменяли начальника строительства. Все работали и за страх, и за совесть, до изнеможения.
Как только наладили железнодорожное сообщение, со всего Союза сюда пошли грузовые составы. За 1946 год пришло 364 тысячи тонн разных грузов!
Особая нервотрепка началась в апреле 1947-го, когда в готовом котловане начали возводить реактор, монтировать спецоборудование. Спешка, абсолютная новизна техники, сугубая секретность (производители часто не знали конечную цель) приводили к всевозможным ЧП.
Не обошлось без героизма, которому предшествовал, как водится, катаклизм. Чем глубже становился котлован, тем больше мешали грунтовые воды. На промежуточной отметке (на высоте, на которую могли поднять воду насосы) стояли большие емкости. Из них вода перекачивалась выше, на поверхность. И вдруг в январе, когда температура опустилась ниже 30°С, верхние насосы заглохли, а нижние, продолжая подавать воду, начали заливать шахту. Работавших в котловане нужно было экстренно эвакуировать. Еще немного, и все работы надолго бы встали.
От беды спас механик Александр Ложкин, быстро сообразивший, в чем дело. Раздевшись на морозе догола, он нырнул в ледяную воду и открыл запавший входной клапан. Вода пошла наверх! О героическом поступке узнала вся стройка.
Подобных происшествий и аварий помельче в процессе строительства было множество. Для начальников, отвечавших за конкретные участки работы, ценой ошибок и простоев могла стать свобода, а то и жизнь. Согласно распоряжению Берии, на всех узловых участках дежурили, сменяя друг друга, сотрудники госбезопасности, обязанные экстренно докладывать о нештатных ситуациях и сами отвечавшие за все головой. Понятно, что общую нервозность это только усугубляло.
Число трудившихся на стройплощадке заключенных к концу лета выросло до 20 тысяч. Всего же в строительстве комбината в том году участвовало 52 тысячи монтажников, рабочих, инженеров и ученых. По железной дороге и автомобилями на стройку доставили в общей сложности около миллиона тонн грузов.
Строились одновременно заводы «А» и «Б», поселок и представлявшая собой фактически еще одно высокотехнологичное предприятие станция водоподготовки. Последняя включала в себя несколько насосных станций, которые поставляли воду в реактор (на расстояние около двух километров, в три этапа). Озерную, из Кызыл-Таша, требовалось отфильтровать, убрав всю органику и примеси, затем умягчить, добавив специальные реагенты. Отдельное производство готовилось под прием и обработку вернувшейся из реактора горячей радиоактивной воды.
Еще в марте 1947-го по указу Президиума Верховного Совета СССР около трети всех заключенных кыштымского лагеря за ударный труд и при отсутствии нарушений дисциплины были расконвоированы, получив наименование «указники». У них не имелось паспортов и прописки, они не могли по своей воле покинуть секретную зону, однако были вправе заводить семьи и работать на том же объекте. В отличие от строивших лишь дороги и гражданские объекты зэков, обрели привилегию трудиться и на возведении завода, а позже, выучившись по какой-либо специальности, — занимать должности на комбинате.
Одновременно строилась надземная часть предприятия «А», включавшая в себя трехэтажное здание с кабинетами и лабораториями и огромный, высотой в 30 метров, центральный зал над реактором. При этом точность монтажных работ требовалась ювелирная: все конструкции в 1141 технологическом тракте должны были соединяться прочно, соосно и герметично.
Ничего подобного в СССР доселе не строили, а закупить что-либо за границей по понятным причинам не могли, хотя отдельные вещи «заимствовать» пришлось. К примеру, электропроводов нужного сечения для пульта управления реактором в Союзе не было, а быстро освоить их производство возможным не представлялось. Поискав в нашей оккупационной зоне Германии, нашли необходимую проводку у немцев.
Новым директором Завода № 817 1 ноября 1947 года был назначен генерал-майор инженерно-танковой службы Борис Музруков (до того — руководитель Уралмашзавода).
Блоки готовили в специальном, защищенном от внешнего воздействия помещении, которое прозвали «Кошкиным домом» — по фамилии соорудившего его прораба. Сам же реактор монтажники окрестили «самоваром».
Перед началом выкладки на небольшом стихийном митинге, обращаясь к строителям с импровизированной трибуны (смотровой площадки над котлованом), выступил Курчатов. Он снял шапку, его волосы с бородой трепал мартовский студеный ветерок: «Здесь, дорогие мои друзья, наша сила, наша мирная жизнь на долгие-долгие годы. Мы с вами закладываем промышленность не на год, не на два... на века. «Здесь будет город заложен назло надменному соседу». Надменных соседей еще хватает, к сожалению. Вот им назло и будет заложен! Со временем в нашем с вами городе будет все: детские сады, прекрасные магазины, свой театр, свой, если хотите, симфонический оркестр! А лет так через тридцать дети ваши, рожденные здесь, возьмут в свои руки все то, что мы сделали. И наши успехи померкнут перед их успехами. Наш размах померкнет перед их размахом. И если за это время над головами людей не взорвется ни одна урановая бомба, мы с вами можем быть счастливы! И город наш тогда станет памятником миру. Разве не стоит для этого жить?!»
Первые графитовые блоки по герметически закрытой галерее спустили Курчатов, Музруков и главный инженер комбината № 817 Ефим Славский. «Кирпичи» 60-сантиметровой высоты должны были составить колоны высотой 9,2 метра. По периметру их стянули специальными бандажами, а затем обложили стальными плитами. Сверху донизу кладку пронизывали 1,2 тысячи тонкостенных алюминиевых труб, в каждую из которых предстояло загрузить 74 урановых блочка в капсулах из алюминиевого сплава. Между этими каналами проходили русла для проточной охлаждающей воды. Смонтировали также цилиндрические металлоконструкции и кольцевой водяной бак. (В работавшем реакторе облученные блочки падали в соединенный с шахтой перегрузки резервуар с водой, откуда перетекали в транспортную галерею. Пролежав там два месяца для снижения радиоактивности, по наклонному каналу «сплавлялись» на завод «Б» для химического извлечения плутония.)
Берия звонил попеременно Ванникову, Музрукову и Курчатову, справлялся, что сделано и есть ли какие проблемы в работе.
В конце мая 1948-го закончился основной монтаж оборудования, механизмов и систем контроля, началась наладка. Здесь также выявились огрехи, которые приходилось исправлять. Бригады механиков и электриков, сменяясь круглосуточно, отлаживали устройства регулирования и управления котлом. Общий щит управления располагался на некотором расстоянии от реакторной шахты, в отдельном помещении, и там «рулили» Курчатов с его сотрудниками.
1 июня 1948 года Государственная комиссия приняла комплекс первого промышленного атомного реактора, и тут же технологические каналы стали загружать урановыми блочками. Первый опустили Курчатов, Ванников и Славский. Очевидцы запомнили как бы шутливую реплику «Бороды»: «Если проведем физический пуск и останемся живы, подпишем все бумаги».
Поздно вечером 7 июня последний, 36-й слой рабочих блоков был загружен, реактор достиг «критичности», то есть достаточной для начала цепной реакции массы урана (36,6 тонны). Тянуть с пуском по понятной причине не стали.
В полночь в зале управления кроме Курчатова и людей из его команды собрались Ванников, Завенягин, Музруков, Славский. В коридорах дежурили офицеры госбезопасности. Разговоры сменились напряженной тишиной, стало слышно дыхание собравшихся у пульта. Момент был исключительно ответственный и жутковатый, но вера в Курчатова у всех была велика. Он сам сел за пульт управления. Стрелка часов подползла к полпервого ночи. «Пуск», — сам себе тихо скомандовал Игорь Васильевич, по высокому лбу которого стекали капельки пота.
Регулирующие стержни пошли в активную зону котла, после чего настала маленькая пауза, показавшаяся многим вечностью. И вот стрелка на счетчике деления нейтронов дернулась, поползла вверх, раздался характерный треск... Курчатов увеличил мощность, затем, приподняв стержни, снизил и повысил снова — цепная реакция шла и была управляемой! Когда стержни были извлечены, Игорь Васильевич вытер пот со лба и подмигнул Ванникову и Славскому. Через секунду зал гремел от криков и радостных восклицаний, обнимались все. Курчатов тут же по спецтелефону доложил Берии об успешном запуске и принял поздравления.
Успех был промежуточным. Следовало убедиться, что при повышении загрузки ураном и выходе на проектную мощность котел поведет себя так же предсказуемо. В него дозагрузили 36 тонн и пустили воду для охлаждения.
Через три дня, 10 июня, провели второй пуск, доведя мощность реактора до 40 процентов. Наконец 19-го в 12.45 запустили его на проектную мощность. До первого слитка-королька весом 8,7 грамма (а затем — наработанных килограммов оружейного плутония) лежал еще немалый, тернистый путь.