Игорь Васильевич тут же дал задание Татьяне Никитинской — проверить возможность самоподдерживающейся реакции в уране-238 на быстрых нейтронах. Вот его заключение по этой работе:
«Никитинская. „Неупругое рассеяние нейтронов и цепная ядерная реакция“.
Методы ионизационной камеры с урановыми электродами в качестве детектора нейтронов с энергией, большей 1 — 1,5 Мэв. Измерены сечения неупругого рассеяния в С, Al, Cu, Jn, Hg и Pb. Показано, что сечения неупругого рассеяния пропорциональны примерно А 2/3, где А — атомный вес рассеивателя. При помощи этого же метода показано, что цепная реакция на быстрых нейтронах на изотопе уран-238 невозможна».
Значит, нужны системы урана с замедлителями, которые бы давали возможность снизить скорости нейтронов до такой величины, которая необходима для эффективного деления ядер урана-235.
Игорь Васильевич уже не раз рисовал перед слушателями картину цепного процесса на уране-235. Нейтрон, сталкиваясь с ядром урана, вызывает деление, при этом вылетает три новых нейтрона. Пусть один из них будет поглощен примесями или вылетит за пределы данного объема урана и лишь два других вызовут акты деления. Все равно появятся пять нейтронов, из которых уже три вызовут деление, и т. д. Так развивается цепь. Если ее не ограничивать, произойдет гигантский взрыв. Если же не допускать возрастания числа нейтронов в единицу времени выше определенной величины, реакция будет протекать спокойно, она будет управляемой.
Во время одной из лекций, когда Игорь Васильевич рассказывал обо всем этом, его спросили:
— Во что же обошлась бы атомная бомба?
— Создать ее все равно, что построить еще один Волховстрой, — был ответ.
На совещании по физике атомного ядра в Харькове в 1939 году, по свидетельству И. В. Курчатова, наши ученые подробно обсуждали проблему деления тяжелых ядер и связанный с нею вопрос о возможности осуществления цепной ядерной реакции.
На аналогичном совещании в 1940 году этот вопрос снова был стержневым. О том, какой интерес вызывали проблемы ядра, говорит тот факт, что в совещании 1940 года участвовало свыше 200 специалистов. Было заслушано около 50 научных докладов.
Большое место на совещании отводилось теории. В частности, теории сил, действующих между частицами, из которых состоит ядро. Об этом докладывали член-корреспондент Академии наук СССР И. Е. Тамм и профессор Л. Д. Ландау.
Специальное заседание было посвящено изомерии ядер. Изучение этого явления позволило получить данные о различных состояниях атомных ядер. С докладом по этому вопросу выступил помощник Игоря Васильевича Л. И. Русинов, сделавший обзор современного состояния вопроса, а также сообщивший о работах в Ленинградском физико-техническом институте.
Но центральным на совещании был доклад Игоря Васильевича Курчатова. По воспоминаниям М. М. Бредова, доклад Курчатова «подводил черту под ядерной физикой „доделительного“ периода, которая рассматривалась некоторыми как отвлеченная область эквилибристических упражнений виртуозных физиков-экспериментаторов, очень далеких от жизни и техники. Доклад Курчатова указал путь к колоссальному техническому прогрессу, таящемуся в только что открытом явлении деления ядер урана».
Игорь Васильевич напомнил собравшимся все последние достижения в разработке проблемы деления ядра и, в частности, отметил, что за год, прошедший после совещания в Харькове, «...был продвинут вопрос о границах и сечениях деления... С определенностью установлено, что тепловые нейтроны производят деление только урана-235».
Участники совещания вспоминают, что Игорь Васильевич старался аргументировать каждое высказанное положение, показать, что гигантский выход энергии в реакции деления — не догадка, не голое предположение, а реальный факт.
В каждом разделе доклада были новые, самые последние сведения, так что даже специалисты по ядру получали пищу для размышлений. Так, повторив уже известное положение о вылете нейтронов при делении урана, о том, что на каждый акт деления приходится 2—3 нейтрона, Игорь Васильевич сообщил о задержании испускания нейтронов.
Откройте любой современный учебник по ядерной физике. В нем обязательно вы найдете раздел «Запаздывающие нейтроны». Часть нейтронов, которые испускаются ядром в результате делений, как бы запаздывают, испускаются не в момент деления, а некоторое время спустя. Именно благодаря этому явлению управление цепным процессом впоследствии оказалось сравнительно простой задачей. Словно природа нарочно так построила процесс деления ядер, чтобы облегчить приручение реакции. Открывающуюся возможность Игорь Васильевич подметил сразу же.
Так же много нового услышали участники совещания и о «цепи» — самоподдерживающейся ядерной реакции. «Цепь реальна и жизненна», — говорил Курчатов на семинарах. Ту же мысль он подчеркнул и на Всесоюзном совещании.
«После того как выяснилось, что каждый акт деления сопровождается вылетом по крайней мере двух нейтронов, стало возможным думать об осуществлении цепной реакции».
И далее: «Она (цепная реакция) могла бы быть реализована в том случае, если из сопровождающих деление нейтронов хотя бы один, в свою очередь, производил дальнейшее деление».
Игорь Васильевич говорил в докладе и о том, как практически получить цепь «для чистого урана и смеси урана с водой». Он подробно рассмотрел уран-водную систему и сформулировал условия для нее так: «Наиболее благоприятные условия для осуществления цепной реакции будут иметь место для вполне определенного соотношения числа атомов водорода и урана в смеси». Игорь Васильевич сослался на вывод из расчета возможности осуществить цепную реакцию в системе вода-уран, обогатив последний изотопом уран-235. Вот откуда идет исток современных уран-водных реакторов на обогащенном уране!
«Никаких ограничений в выборе систем для осуществления реакции» — таков девиз Игоря Васильевича. Недаром он тогда произнес знаменательную фразу: «Цепную реакцию деления изотопа урана-235 можно пытаться осуществить, пользуясь для замедления не только протонами, но и другими легкими ядрами». И как намек на направление поисков, звучит еще одно место доклада: «Вопрос о пригодности гелия, углерода, кислорода в качестве замедляющих ядер еще не выяснен до конца».
Ищите и найдете — как бы говорил Курчатов. Тем более что он прямо назвал углерод. Это же графит — замедлитель, с которым и была осуществлена первая цепная ядерная реакция!
Насколько широко советская наука уже тогда подходила к проблеме получения атомной энергии, можно видеть из анализа И. В. Курчатовым возможностей применения систем с тяжелой водой в качестве замедлителя.
