,_Air_Chief_Marshal_Sir_Charles_Portal_and_Admiral_of_the_Fleet_Sir_Dudley_Pound,_watching_a_display_of_anti-aircraft_gunnery,_June_1941_H10306.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
Tube Alloys — это программа исследований и разработок , санкционированная Соединенным Королевством при участии Канады для разработки ядерного оружия во время Второй мировой войны . Начиная с Манхэттенского проекта в Соединенных Штатах, британские усилия оставались засекреченными , и поэтому на них приходилось ссылаться по кодексу даже в самых высоких правительственных кругах.
Возможность создания ядерного оружия была признана в начале войны. В Бирмингемском университете Рудольф Пайерлс и Отто Роберт Фриш написали в соавторстве меморандум , объясняющий, что небольшая масса чистого урана-235 может быть использована для создания цепной реакции в бомбе мощностью в тысячи тонн тротила . Это привело к формированию Комитета MAUD , который призвал к всеобщим усилиям по разработке ядерного оружия. Уоллес Эйкерс , курировавший проект, выбрал намеренно вводящее в заблуждение кодовое название «Tube Alloys». Его Управление трубных сплавов входило в состав Департамента научных и промышленных исследований .
Программа Tube Alloys в Великобритании и Канаде была первым проектом создания ядерного оружия. Из-за высоких затрат и того факта, что Великобритания вела войну в пределах досягаемости своих врагов, Tube Alloys в конечном итоге была включена в Манхэттенский проект в соответствии с Квебекским соглашением с Соединенными Штатами, в соответствии с которым две страны согласились поделиться технологиями ядерного оружия. и воздерживаться от использования его друг против друга или против других стран без взаимного согласия. Однако США не предоставили Великобритании полных подробностей о результатах Манхэттенского проекта. Советский Союз получил ценную информацию через своих атомных шпионов , которые проникли как в британские, так и в американские проекты.
Соединенные Штаты прекратили сотрудничество после окончания войны в соответствии с Законом об атомной энергии 1946 года . Это побудило Великобританию возобновить собственный проект High Explosive Research . Были созданы производственные мощности, и британские ученые продолжили работу под эгидой независимой британской программы. В 1952 году Великобритания провела ядерное испытание под кодовым названием « Операция Ураган » и стала третьей державой, обладающей ядерным оружием . В 1958 году, после кризиса со спутником и британской демонстрации двухступенчатой термоядерной бомбы , Великобритания и США подписали Соглашение о взаимной обороне между США и Великобританией , которое привело к возобновлению особых отношений Великобритании в ядерной сфере с США. Соединенные Штаты.
Нейтрон был открыт Джеймсом Чедвиком в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в феврале 1932 года. [1] [2] В апреле 1932 года его коллеги из Кавендиша Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расщепили атомы лития ускоренными протонами . [3] [4] [5] Энрико Ферми и его команда в Риме проводили эксперименты, включающие бомбардировку элементов медленными нейтронами, в результате чего производились более тяжелые элементы и изотопы . [6] Затем, в декабре 1938 года, Отто Хан и Фриц Штрассман в лаборатории Хана в Берлин-Далеме бомбардировали уран замедленными нейтронами, [7] и обнаружили, что образовался барий и, следовательно, что атомное ядро урана было расщеплено. [6] Хан написал своему коллеге Лизе Мейтнер , которая вместе со своим племянником Отто Робертом Фришем разработала теоретическое обоснование, которое они опубликовали в журнале Nature в 1939 году . [8] [9] Это явление представляло собой новый тип ядерного распада и было более мощный, чем любой виденный ранее. Фриш и Мейтнер подсчитали, что энергия, выделяемая при каждом распаде, составляет примерно 200 000 000 электрон-вольт . По аналогии с делением биологических клеток они назвали этот процесс « делением ». [10]
За этим последовала группа ученых из Коллеж де Франс в Париже: Фредерик Жолио-Кюри , Ганс фон Гальбан , Лью Коварски и Франсис Перрен . В феврале 1939 года Парижская группа показала, что при делении урана выделяются два или три дополнительных нейтрона. Это важное наблюдение позволило предположить, что самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция возможна. [11] Термин « атомная бомба » уже был знаком британской публике благодаря трудам Герберта Уэллса , в его романе 1913 года «Освобожденный мир» . [12] Многим учёным сразу стало очевидно, что, по крайней мере теоретически, можно создать чрезвычайно мощное взрывчатое вещество, хотя большинство всё ещё считало создание атомной бомбы невозможным. [13] Перрен определил критическую массу урана как наименьшее количество, которое может поддерживать цепную реакцию. [14] Нейтроны, вызывающие деление урана, считаются медленными нейтронами, но когда нейтроны высвобождаются во время реакции деления, они выделяются как быстрые нейтроны, которые имеют гораздо большую скорость и энергию. Таким образом, чтобы создать устойчивую цепную реакцию, существовала необходимость в замедлителе нейтронов , который мог бы сдерживать и замедлять быстрые нейтроны до тех пор, пока они не достигнут полезного уровня энергии. [15] Коллеж де Франс обнаружил, что в качестве приемлемых замедлителей можно использовать как воду, так и графит . [16]
В начале 1940 года Парижская группа на теоретических основаниях решила, что тяжелая вода будет идеальным замедлителем. Они попросили министра вооружений Франции получить как можно больше тяжелой воды из единственного источника — крупной Норской гидроэлектростанции в Веморке в Норвегии. Французы обнаружили, что Германия уже предложила купить все запасы норвежской тяжелой воды, что указывает на то, что Германия также может исследовать атомную бомбу. Французы сообщили норвежскому правительству о возможном военном значении тяжелой воды. [17] Норвегия передала весь запас в 187 литров (41 имп галлон; 49 галлонов США) агенту Второго бюро , который тайно привез его во Францию незадолго до того, как Германия вторглась в Норвегию в апреле 1940 года. 19 июня 1940 года, после немецкого вторжения. из Франции , он был отправлен в Англию графом Саффолком и майором Ардейлом Вотье Голдингом на борту парохода «Брумпарк» . [18] Тяжелая вода стоимостью 22 000 фунтов стерлингов [19] первоначально хранилась в тюрьме Ее Величества Вормвуд Скрабс , а позже тайно хранилась в библиотеке Виндзорского замка . [20] [21] Парижская группа переехала в Кембридж, за исключением Жолио-Кюри, который остался во Франции и стал активным участником французского Сопротивления . [22]
В Британии ряд учёных размышляли над целесообразностью создания атомной бомбы. В Ливерпульском университете Чедвик и польский ученый-беженец Джозеф Ротблат занялись этой проблемой, но их расчеты оказались безрезультатными. [23] В Кембридже лауреаты Нобелевской премии по физике Джордж Пейджет Томсон и Уильям Лоуренс Брэгг хотели, чтобы правительство приняло срочные меры по приобретению урановой руды . Основным источником этого было Бельгийское Конго , и они опасались, что оно может попасть в руки Германии. Не зная, как это сделать, они обратились к сэру Уильяму Спенсу , преподавателю колледжа Корпус-Кристи в Кембридже . В апреле 1939 года он обратился к сэру Кеннету Пикторну , местному члену парламента, который поделился своими опасениями с секретарем Комитета имперской обороны генерал-майором Гастингсом Исмэем . Исмей, в свою очередь, спросил мнение сэра Генри Тизарда . Как и многие ученые, Тизард скептически относился к вероятности разработки атомной бомбы, считая шансы на успех 100 000 к 1. [24]
Даже при таком большом шансе опасность была достаточно велика, чтобы ее можно было воспринимать всерьез. Лорд Чартфилд , министр по координации обороны , проверил министерство финансов и министерство иностранных дел и обнаружил, что уран Бельгийского Конго принадлежал компании Union Minière du Haut Katanga , британский вице-президент которой лорд Стоунхейвен организовал встречу с президентом компания Эдгара Сенжера . Поскольку руководство Union Minière было дружественно настроено по отношению к Великобритании, было сочтено нецелесообразным немедленно приобретать уран, но Комитету Тизарда по научным исследованиям в области противовоздушной обороны было поручено продолжить исследования возможности создания атомных бомб. [24] Томсону из Имперского колледжа Лондона и Марку Олифанту , австралийскому физику из Бирмингемского университета , было поручено провести серию экспериментов с ураном. К февралю 1940 года команде Томсона не удалось создать цепную реакцию в природном уране, и он решил, что заниматься этим не стоит. [25]
В Бирмингеме команда Олифанта пришла к другому выводу. Олифант поручил эту задачу двум немецким ученым-беженцам, Рудольфу Пайерлсу и Отто Фришу, которые не могли работать над проектом радара Олифанта, поскольку были вражескими инопланетянами и, следовательно, не имели необходимого допуска. [26] Фрэнсис Перрен рассчитал, что критическая масса урана составляет около 40 тонн (39 длинных тонн; 44 коротких тонны). Он подсчитал, что если вокруг него разместить отражатель нейтронов , его можно будет уменьшить до 12 тонн (12 длинных тонн; 13 коротких тонн). Пайерлс попытался упростить проблему, используя быстрые нейтроны, образующиеся при делении, опуская тем самым рассмотрение замедлителя. В теоретической статье, написанной в 1939 году, он также рассчитал критическую массу уранового шара «порядка тонны». [27]
Пайерлс знал о важности размера критической массы, которая позволила бы произойти цепной реакции, и ее практическом значении. Внутри сферы критической массы нейтроны спонтанно производятся делящимся материалом. Очень небольшая часть этих нейтронов сталкивается с другими ядрами, тогда как большая часть нейтронов выходит через поверхность сферы. Пайерлс рассчитал равновесие системы, при котором количество образующихся нейтронов равнялось числу ускользающих. [28]
Нильс Бор предположил, что редкий изотоп урана-235 , составляющий лишь около 0,7% природного урана, [29] в первую очередь ответственен за деление быстрыми нейтронами, хотя это еще не было общепринятым. [30] Таким образом, Фриш и Пайерлс смогли пересмотреть свою первоначальную оценку критической массы, необходимой для ядерного деления урана, и сделать ее существенно меньшей, чем предполагалось ранее. По их оценкам, металлической сферы из урана-235 радиусом 2,1 сантиметра (0,83 дюйма) может быть достаточно. Это количество составляло примерно 1 килограмм (2,2 фунта) урана-235. [31] Эти результаты привели к подписанию меморандума Фриша-Пайерлса , который стал первым шагом в развитии программы ядерного оружия в Великобритании. Это положило начало агрессивному подходу к обогащению урана и разработке атомной бомбы. Теперь они начали исследовать процессы, с помощью которых можно было бы успешно разделить изотоп урана. [32]
Олифант передал свои выводы Тизарду в качестве председателя Комитета по научным исследованиям воздушной войны (CSSAW). Он, в свою очередь, передал их Томсону, которому CSSAW делегировал ответственность за исследования урана. [33] После обсуждений между Кокрофтом, Олифантом и Томсоном CSSAW создал комитет MAUD для дальнейшего расследования. [34]
Комитет МАУД был основан в июне 1940 года. Первоначально комитет входил в состав Комитета по научным исследованиям ПВО , но позже получил независимость от Министерства авиационной промышленности . [35] Комитет первоначально был назван в честь своего председателя Томсона, но быстро сменил это название на более скромное название – Комитет MAUD. [36] Название MAUD возникло необычным образом. Вскоре после того, как Германия вторглась в Данию, Бор отправил Фришу телеграмму. Телеграмма заканчивалась странной строкой: «Скажите Кокрофту и Мод Рэй Кент». [37] Сначала предполагалось, что это код, касающийся радия или другой важной информации, связанной с атомным оружием, спрятанный в анаграмме . Одно из предложений заключалось в том, чтобы заменить букву «y» на «i», чтобы получить «взятый радий». [38] Когда Бор вернулся в Англию в 1943 году, выяснилось, что сообщение было адресовано экономке Бора Мод Рэй и Кокрофт. Мод Рэй была из Кента. Таким образом, комитет получил название «Комитет MAUD», причем заглавные буквы представляют собой кодовое имя, а не аббревиатуру. [37] Встречи обычно проводились в офисах Королевского общества в Лондоне. Помимо Томсона, ее первоначальными членами были Чедвик, Кокрофт, Олифант и Филип Мун , Патрик Блэкетт , Чарльз Эллис и Норман Хаворт . [37] [39]
Четыре университета предоставили места, где проводились эксперименты. Лаборатория Бирмингемского университета отвечала за всю теоретическую работу, например, какой размер критической массы необходим для взрыва. Им руководил Пайерлс с помощью немецкого ученого-беженца Клауса Фукса . Лаборатории Ливерпульского и Оксфордского университетов экспериментировали с различными типами разделения изотопов. Группа Чедвика в Ливерпуле занималась термодиффузией , которая работала на основе принципа, согласно которому разные изотопы урана диффундируют с разными скоростями из-за теоремы о равнораспределении . Группа Франца Саймона в Оксфорде исследовала газовую диффузию изотопов. Этот метод работает по принципу, что при разных давлениях уран-235 будет диффундировать через барьер быстрее, чем уран-238. В конце концов было обнаружено, что наиболее многообещающим методом разделения является газовая диффузия. Группа Эгона Бретшера и Нормана Физера в Кембридже исследовала , можно ли использовать в качестве взрывчатого вещества другой элемент, теперь называемый плутонием . Благодаря французским ученым Оксфорд также получил единственный в мире запас тяжелой воды, что помогло им разработать теорию о том, как можно использовать уран для производства энергии. [40]
Исследования комитета MAUD были обобщены в двух отчетах, широко известных как отчеты MAUD в июле 1941 года. В первом отчете, «Использование урана для бомбы», обсуждалась возможность создания супербомбы из урана, которую они теперь считалось возможным. Во второй, «Использование урана в качестве источника энергии», обсуждалась идея использования урана в качестве источника энергии, а не просто бомбы. Комитет MAUD и его отчет помогли реализовать британскую ядерную программу — «Проект трубных сплавов». Это не только помогло начать ядерный проект в Британии, но и дало толчок американскому проекту. Без помощи комитета MAUD американская программа « Манхэттенский проект» началась бы с опозданием на несколько месяцев. Вместо этого они смогли начать думать о том, как создать бомбу, а не о том, возможно ли это. [41] Историк Маргарет Гоуинг отметила, что «события, которые меняют временной масштаб всего на несколько месяцев, тем не менее могут изменить историю». [42]
Отчеты MAUD были рассмотрены Группой оборонных служб Научно-консультативного комитета. Его возглавлял лорд Хэнки , а другими его членами были сэр Эдвард Эпплтон , сэр Генри Дейл , Альфред Эгертон , Арчибальд Хилл и Эдвард Мелланби . В сентябре 1941 года комиссия провела семь заседаний и представила свой отчет лорду- президенту Совета сэру Джону Андерсону . В этот момент возникли опасения, что немецкие ученые пытаются снабдить свою страну атомной бомбой, и поэтому Британии нужно было сначала закончить свою. В конечном итоге в отчете говорилось, что если бы существовал хотя бы малейший шанс, что в результате разработки бомбы можно было бы создать оружие такой мощности, то следует приложить все усилия, чтобы Британия не отстала. Он рекомендовал построить пилотную установку по разделению в Великобритании, а производственный объект — в Канаде. [43] Комиссия Министерства обороны представила свой отчет 24 сентября 1941 года, но к этому времени окончательное решение уже было принято. Лорд Черуэлл передал этот вопрос премьер-министру Уинстону Черчиллю , который стал первым национальным лидером, утвердившим программу создания ядерного оружия 30 августа 1941 года. Комитет начальников штабов поддержал это решение. [44]
В рамках Департамента научных и промышленных исследований Эпплтона было создано управление по трубным сплавам , а его главой был выбран Уоллес Эйкерс , директор по исследованиям Imperial Chemical Industries (ICI). Андерсон и Акерс придумали название Tube Alloys. Оно было намеренно выбрано бессмысленным, «с видимой вероятностью». [45] Для наблюдения за его работой был создан консультативный комитет, известный как Консультативный совет по трубным сплавам, под председательством Андерсона, а другими его членами были лорд Хэнки, лорд Черуэлл, сэр Эдвард Эпплтон и сэр Генри Дейл. Это решало политические вопросы. Для решения технических вопросов был создан Технический комитет, в состав которого вошли Акерс в качестве председателя, Чедвик, Саймон, Халбан, Пайерлс и высокопоставленный чиновник ICI Роланд Эдгар Слэйд в качестве его первоначальных членов [ 45] и Майкл Перрен в качестве его секретаря. Позже к нему присоединились Чарльз Гальтон Дарвин , Кокрофт, Олифант и Физер. [46]
Самая большая проблема, с которой столкнулся комитет MAUD, заключалась в том, чтобы найти способ отделить 0,7% урана-235 от 99,3% урана-238. Это сложно, поскольку два типа урана химически идентичны. Разделение ( обогащение урана ) должно быть достигнуто в больших масштабах. В Кембридже Эрик Ридил и его команда исследовали это явление с помощью газовой центрифуги . [19] Фриш решил осуществить газовую термодиффузию с использованием трубок Клюзиуса , потому что это казалось самым простым методом. Расчеты Фриша показали, что для извлечения желаемого объема разделения потребуется 100 000 трубок Клузиуса. Пайерлс обратился к Францу Симону, который предпочел найти метод, более подходящий для массового производства. [47]
Когда Мун рассмотрел предложение о том, что газообразная термодиффузия будет методом выбора в комитете MAUD, не было согласия двигаться дальше. Комитет проконсультировался с Пайерлсом и Саймоном по поводу метода разделения и пришел к выводу, что «обычная» газовая диффузия является лучшим методом. Это основано на законе Грэма : газы диффундируют через пористые материалы со скоростью, определяемой их молекулярной массой. Фрэнсис Уильям Астон применил этот метод в 1913 году, когда разделил два изотопа неона путем тысячной диффузии образца через глиняную трубку. Толстые материалы, такие как трубочная глина, оказались слишком медленными, чтобы быть эффективными в промышленном масштабе. Саймон предположил, что использование металлической фольги с миллионами микроскопических отверстий позволит процессу разделения идти быстрее. [47] По его оценкам, установка, которая будет выделять 1 килограмм (2,2 фунта) урана-235 из природного урана в день, будет стоить около 5 000 000 фунтов стерлингов на строительство и 1 500 000 фунтов стерлингов в год на эксплуатацию, при этом она будет потреблять 2 000 000 фунтов стерлингов уран и другое сырье. [48] Комитет MAUD осознал, что создание атомной бомбы не просто возможно, но и неизбежно. [49]
В 1941 году Фриш переехал в Лондон, чтобы работать с Чедвиком и его циклотроном. Фриш построил там трубку Клюзиуса для изучения свойств гексафторида урана. Фриш и Чедвик обнаружили, что это один из газов, для которого метод Клюзиуса не работает. [50] Это было лишь незначительной неудачей, поскольку Саймон уже разрабатывал альтернативный метод разделения посредством обычной газовой диффузии. [51]
Химические проблемы получения газообразных соединений урана и чистого металлического урана изучались в Бирмингемском университете и ICI . Майкл Клэпхэм , который в то время работал над технологией печати на заводе Kynoch Works в Астоне в Бирмингеме, провел первые эксперименты с процессами производства урана. [52] Филип Бакстер из ICI, где у него был опыт работы с соединениями фтора, изготовил первую небольшую партию газообразного гексафторида урана для Чедвика в 1940 году. В декабре 1940 года ICI получила официальный контракт на сумму 5000 фунтов стерлингов на производство 3 килограммов (6,6 фунта) фторида. это жизненно важный материал для будущей работы. [19] Сам прототип газодиффузионного оборудования был изготовлен компанией Metropolitan-Vickers (MetroVick) в Траффорд-парке, Манчестер, по цене 150 000 фунтов стерлингов за четыре единицы. [53] Они были установлены на заводе MS , расположенном в долине недалеко от Ридимвина , в Уэльсе ; МС обозначало Министерство снабжения . Используемое здание называлось P6, и там было установлено испытательное оборудование. Эти агрегаты испытывала группа из примерно семидесяти человек под руководством Пайерлса и Фукса. Результаты экспериментов привели к строительству газодиффузионного завода в Кейпенхерсте , Чешир. Пилотные установки ICI по производству 1 длинного центнера (51 кг) чистого металлического урана и от 50 до 100 кг (от 110 до 220 фунтов) гексафторида урана в день начали работу в Уиднесе в середине 1943 года. [54]
Прорыв в области плутония совершили Бретчер и Норман Физер из Кавендишской лаборатории. Они поняли, что реактор на медленных нейтронах, питаемый ураном, теоретически будет производить значительное количество плутония-239 в качестве побочного продукта. Это связано с тем, что уран-238 поглощает медленные нейтроны и образует новый короткоживущий изотоп уран-239 . Ядро нового изотопа быстро испускает электрон в результате бета-распада, образуя новый элемент с атомной массой 239 и атомным номером 93. Ядро этого элемента также испускает электрон и становится новым элементом с атомным номером 94 и гораздо большей половиной. -жизнь. Бретчер и Физер представили теоретически осуществимые основания того, что элемент 94 будет делящимся – легко расщепляется как медленными, так и быстрыми нейтронами, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что он химически отличается от урана. [55]
Это новое развитие было также подтверждено в независимой работе Эдвина М. Макмиллана и Филипа Абельсона в радиационной лаборатории Беркли также в 1940 году. Николас Кеммер из Кембриджской группы предложил названия нептуний для нового элемента 93 и плутоний для 94 по аналогии с внешними планетами. Нептун и Плутон за Ураном (уран — 92-й элемент). Американцы случайно предложили те же названия. [55] Производство и идентификация первого образца плутония в 1941 году обычно приписывают Гленну Сиборгу , который использовал циклотрон , а не реактор в Калифорнийском университете . В 1941 году ни одна из команд не знала о существовании другой. [56]
Чедвик выразил обеспокоенность по поводу необходимости такого чистого плутония для создания бомбы. Он также подозревал, что пистолетный метод взрыва плутониевой бомбы приведет к преждевременным взрывам из-за примесей. После того, как Чедвик встретил Роберта Оппенгеймера в лаборатории Лос-Аламоса в 1943 году, он узнал о предлагаемой конструкции бомбы, которую они назвали имплозией. Докритическая масса плутония должна была быть окружена взрывчаткой, рассчитанной на одновременную детонацию. Это приведет к сжатию плутониевого ядра и переходу его в сверхкритическое состояние. Активная зона будет окружена тампером из обедненного урана , который будет отражать нейтроны обратно в реакцию и способствовать взрыву путем деления самого себя. Эта конструкция разрешила опасения Чедвика по поводу чистоты, поскольку не требовала уровня, необходимого для оружия деления пушечного типа . Самой большой проблемой этого метода было создание взрывных линз . Чедвик взял эту информацию с собой и описал метод Олифанту, который затем взял его с собой в Англию. [57]
Команда Халбана по тяжелой воде из Франции продолжила исследования медленных нейтронов в Кембриджском университете; но проекту не был присвоен низкий приоритет, поскольку он не считался имеющим отношение к изготовлению бомб. Он внезапно приобрел военное значение, когда стало понятно, что он обеспечивает путь к плутонию. [58] Британское правительство хотело, чтобы кембриджская группа была переведена в Северную Америку, поближе к необходимому сырью и месту проведения американских исследований. Но сэр Джон Андерсон хотел, чтобы британская команда сохранила свою индивидуальность, и был обеспокоен тем, что, поскольку американцы работали над конструкциями ядерных реакторов с использованием ядерного графита вместо тяжелой воды в качестве замедлителя нейтронов, эта команда может не получить справедливую долю ресурсов. [59] У американцев были свои собственные опасения, особенно по поводу безопасности, поскольку только один из шести старших ученых в группе был британцем. [60] У них также были опасения по поводу патентных прав; что французская команда попытается запатентовать ядерную технологию, основанную на довоенных разработках. В качестве компромисса Томсон предложил переместить команду в Канаду. [59] [61]
К канадскому правительству обратились, и Джек Маккензи , президент Национального исследовательского совета Канады , немедленно приветствовал и поддержал это предложение. Затраты и зарплаты будут разделены между британским и канадским правительствами, но британская доля будет получена за счет военного подарка Канады в размере миллиарда долларов. [62] Первые восемь сотрудников прибыли в Монреаль в конце 1942 года и заняли дом, принадлежащий Университету Макгилла . Три месяца спустя они переехали в помещение площадью 200 квадратных метров (2200 квадратных футов) в новом здании Монреальского университета . Лаборатория быстро выросла до более чем 300 сотрудников; около половины были канадцами, завербованными Джорджем Лоуренсом . Была набрана подгруппа теоретиков, которую возглавил чехословацкий физик Георгий Плачек . Плачек оказался очень способным руководителем группы и в целом считался единственным членом команды, имеющим высший научный статус и имевшим тесные личные контакты со многими ключевыми физиками, участвовавшими в Манхэттенском проекте. Фридрих Панет стал руководителем отдела химии, а Пьер Оже — отдела экспериментальной физики. Фон Хальбан был директором лаборатории, но его выбор оказался неудачным, поскольку он был плохим администратором и плохо сотрудничал с Национальным исследовательским советом Канады. Американцы видели в нем угрозу безопасности и возражали против французских атомных патентов, на которые претендует Парижская группа (в сотрудничестве с ICI). [63] [61]
Сэр Джон Андерсон очень хотел пригласить Нильса Бора в проект Tube Alloys, потому что он был всемирно известным ученым, который не только внес свой вклад в проект, но и помог британскому правительству получить рычаги влияния в отношениях с Манхэттенским проектом. [64] В сентябре 1943 года Бор в Дании узнал, что нацисты считают его семью еврейской и что им грозит арест. Датское сопротивление помогло Бору и его жене бежать морем в Швецию 29 сентября 1943 года. [65] Когда известие о побеге Бора достигло Британии, лорд Черуэлл отправил телеграмму с просьбой Бору приехать в Великобританию. Бор прибыл в Шотландию 6 октября на самолете de Havilland Mosquito , принадлежащем British Overseas Airways Corporation (BOAC). [66]
По приглашению директора Манхэттенского проекта бригадного генерала Лесли Р. Гроувса -младшего Бор посетил объекты Манхэттенского проекта в ноябре 1943 года. Гроувс предложил Бору значительную зарплату, но Бор сначала отказался от предложения, потому что хотел убедиться в отношениях. между Соединенными Штатами и Великобританией оставалось настоящее партнерство сотрудничества. В декабре 1943 года, после встречи с Альбертом Эйнштейном , Бор и его сын Оге взяли на себя обязательство работать над Манхэттенским проектом. [67] Бор внес существенный вклад в разработку атомной бомбы. [68] Он также пытался предотвратить послевоенную гонку атомных вооружений с Советским Союзом, которую он считал серьезной угрозой. В 1944 году Бор представил несколько ключевых моментов, которые он считал важными в отношении международного контроля над ядерным оружием. Он призвал Великобританию и Соединенные Штаты проинформировать Советский Союз о Манхэттенском проекте, чтобы уменьшить вероятность того, что он почувствует угрозу на том основании, что другие страны создают бомбу за его спиной. [69] Его убеждения основывались на его убеждении, что русские уже знали о Манхэттенском проекте, что привело его к убеждению, что нет смысла скрывать это от них. [70]
Свидетельства Бора основаны на интерпретации письма, которое он получил от советского друга и ученого в России и которое он показал британским службам безопасности. [70] [71] Он рассуждал, что чем дольше Соединенные Штаты и Великобритания скрывают свои ядерные достижения, тем большую угрозу будут чувствовать русские и тем больше они будут склонны ускорить свои усилия по созданию собственной атомной бомбы. С помощью судьи Верховного суда США Феликса Франкфуртера Бор встретился 26 августа 1944 года с президентом США Франклином Д. Рузвельтом , который поначалу симпатизировал его идеям о контроле над ядерным оружием. Но Черчилль был категорически против информирования Советского Союза о такой работе. [72] [73] На Второй Квебекской конференции в сентябре 1944 года Рузвельт встал на сторону Черчилля, решив, что в интересах нации будет сохранить проект атомной бомбы в секрете. Более того, они решили, что Бор потенциально опасен и что необходимо принять меры безопасности, чтобы не допустить утечки информации из него остальному миру, в частности России. [74]
В августе 1940 года британская миссия под руководством Тизарда и в состав ее членов, включая Кокрофта, была отправлена в Америку, чтобы наладить отношения и помочь в продвижении исследований в области военных технологий с американцами. Были переданы некоторые военные технологии, в том числе достижения в области радиолокации, противолодочной борьбы, авиационной техники и взрывчатых веществ. [75] Американская радиолокационная программа, в частности, получила новый импульс благодаря развитию микроволновых радаров и неконтактных взрывателей . Это побудило американцев создать Радиационную лабораторию Массачусетского технологического института , которая позже послужит моделью Лос-Аламосской лаборатории. Миссия не потратила много времени на деление ядер: было всего два заседания по этой теме, в основном по обогащению урана. В частности, Кокрофт не сообщил о выводах Пайерлса и Фриша. Тем не менее, имелись важные последствия. Барьер был преодолен, и был разработан путь для обмена технической информацией между двумя странами. Более того, по обе стороны Атлантики укрепилась идея о том, что гражданские учёные играют важную роль в развитии военных технологий. [76]
В отчетах комитета MAUD содержится призыв продолжать сотрудничество с Соединенными Штатами в исследованиях ядерного деления. Чарльз Лауритсен , физик из Калифорнийского технологического института, работающий в Национальном комитете оборонных исследований (NDRC), в это время находился в Лондоне и был приглашен присутствовать на заседании MAUD. [77] Комитет настаивал на быстрой разработке ядерного оружия с использованием газодиффузионного метода разделения изотопов. [78] Вернувшись в Соединенные Штаты, он смог проинформировать Ванневара Буша , директора Управления научных исследований и разработок (OSRD), относительно деталей, обсуждавшихся во время встречи. [78]
В августе 1941 года Марк Олифант, директор физического факультета Бирмингемского университета и один из первых членов комитета MAUD, был отправлен в США для оказания помощи NDRC в области радаров. [79] Во время своего визита он встретился с Уильямом Д. Кулиджем . Кулидж был шокирован, когда Олифант сообщил ему, что британцы предсказали, что всего десяти килограммов урана-235 будет достаточно для обеспечения цепной реакции, вызванной быстро движущимися нейтронами. [80] Находясь в Америке, Олифант обнаружил, что председатель секции S-1 OSRD Лайман Бриггс запер переданные из Великобритании отчеты MAUD, влекущие за собой первоначальные открытия, и не проинформировал членов комитета S-1 обо всех своих выводах . . [79]
Олифант сам взял на себя инициативу проинформировать научное сообщество США о недавних революционных открытиях, о которых только что сообщил комитет MAUD. Олифант также отправился в Беркли, чтобы встретиться с Эрнестом Лоуренсом , изобретателем циклотрона. После того, как Олифант проинформировал Лоуренса о своем отчете об уране, Лоуренс встретился с председателем NDRC Джеймсом Брайантом Конантом , Джорджем Б. Пеграмом и Артуром Комптоном , чтобы передать детали, которые Олифант направил Лоуренсу. [78] Олифант не только смог связаться с Лоуренсом, он встретился с Конантом и Бушем, чтобы сообщить им о важных данных, обнаруженных MAUD. Способность Олифанта информировать американцев привела к тому, что Олифант убедил Лоуренса, Лоуренс убедил Комптона, а затем Джордж Кистяковски убедил Конанта двигаться дальше с ядерным оружием. Эти действия Олифанта привели к тому, что Буш передал этот доклад непосредственно президенту. [81]
Американские усилия быстро росли и вскоре опередили британские, поскольку американские власти не хотели делиться подробностями со своими британскими коллегами. Однако в каждой стране продолжались отдельные исследования с некоторым обменом информацией. Несколько ведущих британских ученых посетили Соединенные Штаты в начале 1942 года и получили полный доступ ко всей доступной информации. Они были поражены тем импульсом, который тогда приобрел американский проект атомной бомбы. Британский и американский обмен информацией и усилиями продолжался, но страны не объединили свои усилия, ведя свои программы отдельно. Более того, в 1941 году британское правительство отвергло и наложило вето на попытки и предложения Буша и Конанта по укреплению сотрудничества между Великобританией и Америкой. [82]
В июне 1942 года Инженерный корпус армии США взял на себя управление Манхэттенским проектом у OSRD, и Гроувс стал директором проекта. Он усилил меры безопасности, что прекратило поток информации в Великобританию. Американские чиновники были особенно обеспокоены тем, что Акерс и другие люди из ICI, участвовавшие в проекте Tube Alloys, пытались использовать американские научные знания в области ядерной энергетики для создания прибыльной послевоенной промышленности. [83] В октябре 1942 года Буш и Конант убедили Рузвельта, что Соединённые Штаты должны самостоятельно разработать проект атомной бомбы, несмотря на соглашение о неограниченном научном обмене между США и Великобританией. [84]
Это катастрофически повлияло на усилия британцев, поскольку им не хватало рабочей силы, помещений, оборудования и материалов. Таким образом, компания Tube Alloys отстала в гонке с Манхэттенским проектом. 30 июля 1942 года Андерсон посоветовал Черчиллю: «Мы должны признать тот факт, что … [наша] новаторская работа … сокращается и что, если мы не капитализируем его быстро, нас опередят. вклад, который мы можем внести в «слияние». Скоро у нас будет мало или вообще ничего». [85] К тому времени, когда Великобритания осознала это, положение ухудшилось; Буш решил, что внешняя помощь Манхэттенскому проекту больше не нужна. Комитет по военной политике (MPC) поддержал аргументы Буша и ограничил доступ к секретной информации, которую Великобритания могла бы использовать для разработки своей программы атомного оружия, даже если это замедлило бы американские усилия. [86]
Американцы перестали делиться какой-либо информацией о производстве тяжелой воды, методе электромагнитного разделения , физических и химических свойствах плутония, деталях конструкции бомбы или фактах о реакциях на быстрых нейтронах. Это было большим разочарованием, которое помешало британцам и канадцам, которые сотрудничали в области производства тяжелой воды и некоторых других аспектах исследовательской программы. К 1943 году Великобритания прекратила отправлять своих учёных в США, что замедлило темпы работ там, опиравшихся на усилия британских учёных. В марте 1943 года Конант обратился в Комитет по военной политике, который решил, что помощь Великобритании пойдет на пользу некоторым направлениям проекта. Чедвик, Уильям Пенни , Пайерлс, Олифант и другие британские ученые были настолько важны, что они понадобились команде разработчиков бомб в Лос-Аламосской лаборатории, несмотря на риск раскрытия секретов конструкции оружия. [86]
Черчилль искал информацию о строительстве в Британии собственного газодиффузионного завода, завода по производству тяжелой воды и атомного реактора, несмотря на огромную стоимость этого строительства. Газодиффузионный завод по производству килограмма оружейного урана в день оценивался в 3 миллиона фунтов стерлингов на исследования и разработки, а строительство в Британии во время войны - до 50 миллионов фунтов стерлингов . Ядерный реактор для производства такого количества плутония в день придется построить в Канаде. Строительство займет до пяти лет и будет стоить 5 миллионов фунтов стерлингов. Для проекта также потребуются мощности для производства необходимой тяжелой воды (от 5 до 10 миллионов фунтов стерлингов) и металлического урана (1,5 миллиона фунтов стерлингов). Проекту потребуется первостепенный приоритет, поскольку, по оценкам, для него потребуется двадцать тысяч рабочих, многие из которых высококвалифицированные, полмиллиона тонн стали и беспрецедентные полгигаватта электроэнергии . Срыв других проектов военного времени был бы неизбежен, и вряд ли он был бы готов вовремя повлиять на исход войны в Европе . Единодушным ответом было то, что сначала следует предпринять еще одну попытку обеспечить сотрудничество с Америкой. [87]
В июле 1943 года в Лондоне американские официальные лица прояснили некоторые серьезные недоразумения относительно британских мотивов, и после многих месяцев переговоров Черчилль и Рузвельт подписали Квебекское соглашение 19 августа 1943 года во время Квебекской конференции . Британцы передали свои материалы американцам и взамен получили копии американских отчетов о ходе работы президенту. Компания Tube Alloys была включена в Манхэттенский проект. [88] В разделе Квебекского соглашения, официально озаглавленном «Статьи соглашения, регулирующие сотрудничество между властями США и Великобритании в вопросе трубных сплавов», Великобритания и США согласились разделить ресурсы, «чтобы довести проект трубных сплавов до осуществиться в кратчайшие сроки». [89] Лидеры также согласились, что:
Было также решено, что «любые послевоенные преимущества промышленного или коммерческого характера» будут решаться по усмотрению президента. [89] Квебекское соглашение учредило Объединенный политический комитет для контроля над Манхэттенским проектом, в состав которого вошли Генри Стимсон , Буш и Конант из США; Фельдмаршал сэр Джон Дилл и полковник Дж. Дж. Ллевеллин были британскими членами, а К. Д. Хоу был канадским членом. [90] Ллевеллин вернулся в Соединенное Королевство в конце 1943 года, и его заменил в комитете сэр Рональд Ян Кэмпбелл , которого, в свою очередь, в начале 1945 года сменил британский посол в Соединенных Штатах лорд Галифакс . Дилл умер в Вашингтон, округ Колумбия, в ноябре 1944 года, и на посту начальника миссии Объединенного штаба Великобритании и члена Объединенного политического комитета его сменил фельдмаршал сэр Генри Мейтленд Вильсон . [91] Последующее соглашение в Гайд-парке от 19 сентября 1944 года распространило это сотрудничество на послевоенный период. [92]
Акерс вызвал Чедвика, Олифанта, Саймона и Пайерлса в Соединенные Штаты. Они прибыли в день подписания Квебекского соглашения, готовые оказать любую возможную помощь Манхэттенскому проекту. Акерса в целом не любили, и американцы отказывались продолжать сотрудничество, если вместо него не был назначен ведущий британский ученый, который был «принят и здравомыслен». Британские официальные лица задумались о праве Великобритании самостоятельно назначать сотрудников своих правительственных учреждений. Компромисс был достигнут: Чедвик был назначен техническим советником Великобритании в Объединенном политическом комитете и главой британской миссии в Манхэттенском проекте. [93]
После урегулирования этого спора сотрудничество снова могло иметь место. Чедвик хотел привлечь как можно больше британских ученых при условии, что Гроувс их примет. Йозеф Ротблат, первый избранник Чедвика, отказался отказаться от польского гражданства. Затем Чедвик обратился к Отто Фришу, который, к удивлению Чедвика, сразу же согласился стать гражданином Великобритании и начал процесс проверки, чтобы он мог поехать в Америку. Чедвик провел первые несколько недель ноября 1943 года, получая четкое представление об обширном Манхэттенском проекте. Он осознавал масштабы таких объектов, как Ок-Ридж, штат Теннесси , который стал новой штаб-квартирой проекта, и мог с уверенностью заключить, что без обнаружения аналогичного промышленного объекта в Германии шансы на успех нацистского проекта атомной бомбы были очень низкими. [94]
При участии Чедвика главной целью было показать, что Квебекское соглашение увенчалось успехом. Долг Британии заключался в том, чтобы сотрудничать в полной мере и ускорить этот процесс. Чедвик использовал эту возможность, чтобы дать опыт как можно большему количеству молодых британских ученых, чтобы они могли перенести этот опыт в послевоенную Великобританию. [95] В конце концов он убедил Гроувса в преданности Ротблата делу, и это привело к тому, что Ротблат был принят в Манхэттенский проект, не отказываясь от своего гражданства. Ротблат был оставлен ответственным за исследование Tube Alloys и принес с собой результаты, полученные после ухода Чедвика. [96]
Команда Монреаля в Канаде зависела от американцев в поставках тяжелой воды с американского завода по производству тяжелой воды в Трейле, Британская Колумбия , который находился по американскому контракту, а также в получении технической информации о плутонии. Американцы заявили, что будут поставлять тяжелую воду монреальской группе только в том случае, если она согласится направить свои исследования по ограниченным направлениям, предложенным DuPont , ее основным подрядчиком по строительству реактора. Несмотря на большую хорошую работу, к июню 1943 года Монреальская лаборатория полностью остановилась. Моральный дух был низким, и правительство Канады предложило отменить проект. В апреле 1944 года заседание Объединенного политического комитета в Вашингтоне приняло решение, что Канада построит тяжеловодный реактор. Американцы согласились поддержать проект информацией и визитами, а также поставить материалы, включая жизненно важный уран и тяжелую воду. Монреальской лаборатории будет предоставлен доступ к данным исследовательских реакторов Металлургической лаборатории в Аргонне и графитового реактора Х-10 в Ок-Ридже, но не производственных реакторов на Хэнфордской площадке ; ему также не было предоставлено никакой информации о химии плутония или методах его отделения от других элементов. Эта договоренность была официально одобрена на заседании Объединенного политического комитета 19 сентября 1944 года. Джон Кокрофт стал директором Монреальской лаборатории. Лаборатории Чок-Ривер открылись в 1944 году, а в 1946 году Монреальская лаборатория была закрыта. В рамках проекта был разработан реактор ZEEP , который в сентябре 1945 года стал критическим. [97] [61]
Уильям Пенни , один из ученых Tube Alloys, был экспертом по ударным волнам. В июне 1944 года он отправился в Америку для работы в Лос-Аламосской лаборатории в составе британской делегации. [98] Он работал над методами оценки последствий ядерного взрыва и написал статью о том, на какой высоте следует взрывать бомбы для достижения максимального эффекта при атаках на Германию и Японию. [99] Он был членом целевого комитета, созданного Гроувсом для выбора японских городов для атомной бомбардировки, [100] и на Тиниане с проектом «Альберта» в качестве специального консультанта. [101] Вместе с капитаном группы Леонардом Чеширом , посланным в качестве британского представителя, он наблюдал за бомбардировкой Нагасаки с самолета наблюдения Big Stink . [102] Он также входил в состав послевоенной научной миссии Манхэттенского проекта в Хиросиму и Нагасаки, которая оценивала масштабы ущерба, нанесенного бомбами. [103]
Доклад Смита, опубликованный военным министерством США 12 августа 1945 года, содержал историю атомной бомбы и включал технические детали, которые теперь могли быть обнародованы. В нем было мало упоминаний о вкладе Великобритании в создание бомбы, а Майкл Перрен в спешке составил « Белую книгу» « Заявления, касающиеся атомной бомбы» . Этот отчет был опубликован сразу после того, как Клемент Эттли сменил Черчилля на посту премьер-министра, и был единственным официальным заявлением о британском вкладе за пятнадцать лет. [104]
Советский Союз получил подробности британских исследований от своих атомных шпионов Клауса Фукса, Энгельберта Броды , Мелиты Норвуд и Джона Кернкросса , члена пресловутой Кембриджской пятерки . Алан Нанн Мэй был завербован позже в Канаде. Доклад Лаврентия Берии Сталину от марта 1942 года включал отчеты MAUD и другие британские документы, переданные Кернкроссом. [105] [106]
Фукс начал раскрывать Советскому Союзу информацию о возможном производстве британской атомной бомбы, когда он присоединился к проекту Tube Alloys, [107] хотя его вклад в советский шпионаж был более серьезным во время Манхэттенского проекта. [108] Фукс смог связаться с находившимся в Лондоне лидером КПГ Юргеном Кучинским , [109] Кучинский связал его с Саймоном Давидовичем Кремером, секретарем военного атташе посольства Советского Союза , который работал на ГРУ . (Русский: Главное Разведывательное Управление ), управление внешней военной разведки Красной Армии . После трех встреч Фукса объединили с курьером, чтобы ему не пришлось искать предлоги для поездки в Лондон. Это была Урсула Кучински , сестра Юргена Кучински. Она также была немецкой коммунисткой, майором советской военной разведки и опытным агентом, работавшим со шпионской сетью Рихарда Зорге на Дальнем Востоке. [110]
С окончанием войны особые отношения между Великобританией и Соединенными Штатами «стали гораздо менее особенными». [111] Рузвельт умер 12 апреля 1945 года, и Соглашение в Гайд-парке не было обязательным для последующих администраций. [112] Фактически, он был физически утерян: когда Вильсон поднял этот вопрос на заседании Объединенного политического комитета в июне, американскую копию найти не удалось. [113] Британцы отправили Стимсону фотокопию 18 июля 1945 года. [112] Даже тогда Гроувс усомнился в подлинности документа, пока спустя несколько лет американская копия не была обнаружена в бумагах вице-адмирала Уилсона Брауна-младшего , военно-морского помощника Рузвельта, по-видимому, неправильно поданного. кем-то, кто не знал, что такое Tube Alloys, и думал, что это как-то связано с военно-морскими орудиями. [113] [114] [115]
Британское правительство надеялось, что Америка поделится ядерной технологией, которую британцы считали совместным открытием. 9 ноября 1945 года Маккензи Кинг и премьер-министр Клемент Эттли отправились в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы обсудить с президентом Гарри Трумэном вопросы будущего сотрудничества в области ядерного оружия и ядерной энергетики. [116] Три лидера согласились, что будет полное и эффективное сотрудничество в области атомной энергии, но надежды Великобритании на полное возобновление сотрудничества по ядерному оружию не оправдались. [117] Американцы вскоре дали понять, что это ограничивается фундаментальными научными исследованиями. [118]
Принятие Закона об атомной энергии 1946 года ( Закон Мак-Магона ) в августе 1946 года ясно дало понять, что Великобритании больше не будет разрешен доступ к атомным исследованиям Соединенных Штатов. Частично это стало результатом ареста за шпионаж Алана Нанна Мэя в феврале 1946 года . положение в мировой политике. [120] По словам министра иностранных дел Эрнеста Бевина : «Это совершенно не годится ... мы должны иметь это ... Я не против себя, но я не хочу никаких других Министр иностранных дел этой страны должен поговорить с государственным секретарем Соединенных Штатов или с ним, как я только что сделал в ходе переговоров с мистером Бирнсом . Мы должны иметь эту штуку здесь, чего бы это ни стоило ... Мы' На вершине у нас должен быть чертов Юнион Джек». [121]
Маршал Королевских ВВС лорд Портал был назначен руководителем проекта под кодовым названием High Explosive Research . [123] Исследовательский институт атомной энергии (AERE) недалеко от Харвелла, Оксфордшир , был создан Кокрофтом в 1946 году как главный центр военных и гражданских исследований и разработок в области атомной энергии . [124] Пенни руководил разработкой бомбы в качестве главного суперинтенданта по исследованиям вооружений (CSAR, произносится «Цезарь»), отвечая за Отдел исследований вооружений (ARD) Министерства снабжения в Форт-Холстеде в Кенте и Королевский арсенал в Вулидже . [125] В апреле 1950 года заброшенный аэродром времен Второй мировой войны, RAF Aldermaston в Беркшире, был выбран в качестве постоянного дома для того, что стало Исследовательским институтом атомного оружия (AWRE). [126] Пенни собрал команду, чтобы начать работу, сначала подготовив отчет, описывающий особенности, научные данные и идеи, лежащие в основе американского ядерного оружия имплозивного типа « Толстяк ». Он разбил задачи разработки, необходимые для его воспроизведения, определив нерешенные вопросы, требующие дальнейших исследований ядерного оружия. [127]
3 октября 1952 года под кодовым названием « Операция «Ураган »» первое британское ядерное устройство было успешно взорвано на островах Монте-Белло у западного побережья Австралии. [128] Кризис со спутником и разработка британской водородной бомбы привели к внесению поправок в Закон об атомной энергии в 1958 году и к возобновлению особых отношений в ядерной сфере между Америкой и Великобританией в соответствии с Соглашением о взаимной обороне между США и Великобританией 1958 года . [129] [130]
.svg/1280px-Maple_Leaf_(from_roundel).svg.png){kind=small}
