Необходимо было организовать в больших масштабах разведку урановых месторождений, горные работы на рудниках, а также соорудить установки по обогащению руды. Коммунистическая партия и Советское правительство одобрили соответствующую программу мероприятий, и специалисты приступили к ее выполнению. Еще до окончания войны геологи открыли новые месторождения урановых руд.
В то время в распоряжении экспериментаторов не было ни миллиграмма чистого урана-235 и плутония, а группа физиков и химиков уже начала изыскания с целью определить критические массы делящихся веществ. Начались также поиски способов мгновенного получения критической массы, при которой происходит ядерный взрыв. Эти важные предварительные исследования помогли впоследствии, когда ученые стали располагать необходимыми количествами урана-235 и плутония, создать эффективную конструкцию атомной бомбы.
К тому времени в лаборатории И. В. Курчатова уже действовал циклотрон, на котором был получен первый в Европе плутоний, успешно решались вопросы, связанные с постройкой экспериментального уран-графитового реактора. Несмотря на то что решающий эксперимент, который подтвердил бы осуществимость управляемой цепной реакции, еще не был поставлен, [389 И. В. Курчатов весной 1945 г. дал задание разработать конструкцию промышленного реактора.
Важной проблемой в то время было сооружение опытного реактора из урановых и графитовых блоков. На одном из заводов Наркомата цветной металлургии с помощью физиков и химиков был создан цех для выпуска графитовых блоков сверхвысокой чистоты. Группа ученых во главе с академиком А. П. Виноградовым много сделала для налаживания производства чистого продукта на урановых предприятиях.
Ответственная, нелегкая задача - разработка технологической схемы выделения плутония из облученного урана - была решена рядом институтов.
Первые миллиграммы плутония были получены в Лаборатории № 2 Б. В. Курчатовым - братом И. В. Курчатова, возглавлявшим сектор № 3 Лаборатории № 2, с его сотрудниками. Одновременно над технологией промышленного получения плутония работали в Радиевом институте под руководством академика В. Г. Хлопина.
О многочисленных трудностях этой работы писали академик Б. П. Никольский и кандидат химических наук К. А. Петржак:
"В чем же была трудность этой работы? Прежде всего в том, что первые исследования по химии плутония велись без плутония. Работали с его аналогами - торием и нептунием. Причем нептуний первоначально был в невесовых количествах, определяемых счетчиком по числу распадов в единицу времени. Следовало изучить химические свойства нептуния и перенести полученные результаты на плутоний.
Нептуний и плутоний содержатся в облученных материалах в ничтожных концентрациях. Отделение вновь полученных элементов от больших количеств урана и микроколичеств разнообразных по химическим свойствам продуктов деления требует особых химических приемов. Особенно трудной была необходимость очистки плутония и урана от радиоактивных осколочных элементов . Другая трудность, которую предстояло преодолеть, - гамма-излучение продуктов деления с интенсивностью до сотен тысяч гамма-эквивалентов радия на тонну урана. Опыта работы с излучением такой интенсивности не было. Для безопасности работы потребовалась особая радиационная защита, дистанционное управление и контроль производства".
Доктор химических наук 3. В. Ершова, кандидат химических наук М. Е. Пожарская и член-корреспондент АН СССР В. В. Фомин позже так описывали события тех лет.
Для выяснения свойств нового элемента надо было получить его в иных, значительно больших количествах. Речь шла о десятках микрограммов, а затем миллиграммах и граммах. Это было непростой задачей.
В первую очередь нужны были десятки килограммов различных соединений урана: нитрата уранила, двуокиси, закись-окиси, карбида урана и самого металлического урана. К химической чистоте всех соединений предъявлялись очень высокие требования. О сложности работы можно судить по тому, что ни металлический уран, ни его карбид в СССР никто до этого не получал.
Когда инженер Е. Каменская на лабораторной электродуговой печи Гиредмета начала получать первые порции карбида урана, их передавали лично И. В. Курчатову. Инженеры Н. Солдатова и Е. Каменская поставили опыты, целью которых было получение металлического урана путем восстановления его из тетрафторида.
Рафинирование, т. е. очистку от примесей исходного металла, вели в высокочастотной вакуумной печи.
Чистый слиток весом около 1 кг все:
- -в Советском Союзе удалось получить в конце 1944 г. Первые металлографические исследования урана провела Т. С. Меньшикова.
На первую рафинировку приехала комиссия во главе с М. Г. Первухиным. До поздней ночи все ждали окончания опыта. Он прошел удачно . Задача но исследованию химии и металлургии урана была решена: было доказано, что можно получить все его соединения необходимой чистоты.
Выделенных из облученного в реакторе урана первых микрограммовых порций плутония было недостаточно: только имея весомые количества плутония, можно было проверить технологический процесс, разработанный на микрограммовых количествах. Не освоив как следует этого технологического процесса, нельзя было спроектировать плутониевый завод и его оборудование.
Новый масштаб опытов, сильная радиоактивность потребовали новой техники эксперимента. В одном из научно-исследовательских институтов Москвы была создана опытная полупромышленная установка. Проектировщики снабдили ее системой дистанционного управления и защитой, необходимой для работы с высокорадиоактивными веществами.
В исследованиях, которые проводились на установке, приняли участие сотрудники Радиевого института и Института физической химии. Руководили научным коллективом Б. П. Никитин, 3. В. Ершова и А. Ратнер.
Требования к чистоте делящихся материалов в материалов, поступающих на облучение, были тогда совершенно необычными для химиков и металлургов. Основной была борьба за удаление нейтронных ядов - так называют элементы, активно' поглощающие нейтроны и препятствующие цепной реакции деления. Список химических элементов, считавшихся нейтронными ядами, включал десятки названий. Предельно допустимое содержание нейтронных ядов в делящемся материале ограничивалось десятитысячными и даже стотысячными долями процента.
Определение таких концентраций примесей находилось на границе возможного. Изыскивались новые приемы анализа, сочетавшие в себе уже известные ядерно-физические, спектральные методы и радиохимические способы повышения концентрирования. И невозможное становилось возможным.
Эти вопросы решались под руководством академика А. П. Виноградова, а также В. Маркова, К. Петржака и Е. Грачевой. Создавались герметичные камеры и боксы для работы с радиоактивными препаратами.
Подобно тому как первооткрыватели радиоактивных элементов перерабатывали тонны руды, чтобы выделить миллиграммы радия, исследователи 40-х годов из сотен килограммов облученного урана стремились получить десятки микрограммов, а затем и миллиграммы соединений плутония.
Первый препарат плутония в весовых количествах был получен 18 декабря 1947 г.
Работать приходилось в трудных условиях. Не хватало помещений, пригодных для нормальной работы. Жить приходилось здесь же, в лабораториях, спать - прямо на графитовых блоках первого советского ядерного реактора.
И. В. Курчатов непрерывно углублял свои знания. Став в начале 1954 г. трижды Героем Социалистического Труда, он не переставал, учиться: организовал в институте курс лекций по ядерной физике и сам первым пошел их слушать; организовал занятия по радиоэлектронике и поручил вести этот курс молодому специалисту. Некоторые ученые, присутствовавшие на лекциях, потом удивлялись:
- Как, Игорь Васильевич, вы умеете определять таланты? Почему именно ему, молодому, поручили?
- Человек по одежке протягивает ножки. Если мы их будем долго держать в коротких штанишках, они на всю жизнь останутся малышами в науке, - отвечал он.
Советские ученые не получали информации о конструкции атомного оборудования от бывших союзников. В то время Советскому Союзу зарубежные страны отказывались продавать да же самые простые физические приборы. В список запрещенных для продажи товаров входил и такой "секретный" материал, как вакуумная замазка. И. В. Курчатов писал: "Советские ученые начали работу по практическому использованию атомной энергии в тяжелые дни Великой Отечественной войны, когда родная земля была залита кровью, когда разрушались и горели наши города и села, когда не было никого, кто не испытывал бы чувства глубокой скорби из-за гибели близких и дорогих людей. Мы были одни. Наши союзники в борьбе с фашизмом - англичане и американцы, которые в то время были впереди нас в научно-технических вопросах использования атомной энергии, вели свои работы в строго секретных условиях и ничем нам не помогли". Советские ученые все делали впервые и сами.
