Тарантин Начало ЛЯР

КАК НАЧИНАЛАСЬ ЛАБОРАТОРИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
В юбилейном сборнике воспоминаний и размышлений "ОИЯИ-40" были
опубликованы мои воспоминания "Истоки физики тяжелых ионов, или из Москвы в
Дубну", в которых достаточно развернуто было рассказано об основоположнике и
активном участнике физики тяжелых ионов в СССР Георгии Николаевиче Флерове.
Поэтому в настоящей заметке, ограниченной возможным объемом, я остановлюсь
только на некоторых эпизодах из жизни Георгия Николаевича или Г.Н., как многие его
называли заочно, относящихся к начальному периоду становления физики тяжелых
ионов и не вошедших в предыдущую публикацию.
Я окончил Московский университет в декабре 1952 г. и в январе был направлен в
ЛИП АН, в отдел по исследованию возможных управляемых термоядерных реакций
слияния легких ядер. Этот отдел, носивший условное название Бюро электроприборов
(БЭП), тогда только что был создан вслед за опубликованием в печати сенсационного
заявлении президента Аргентины Перона об успешном
"контролируемом
высвобождении атомной энергии при сверхвысокой температуре в миллионы градусов
без использования уранового топлива". Я включился в работу отдела и участвовал в
историческом семинаре в БЭП, состоявшемся в феврале 1953 г., на котором родилось
название "токамак" для одного из типов установок для термоядерного слияния ядер. На
этом семинаре руководитель группы Н.А. Явлинский докладывал о проекте реализации
магнитного термоядерного реактора, предложенного в 1951 г. А.Д.Сахаровым и И.Е.
Таммом, который в свою очередь представлял собой альтернативу идее
электростатического термоядерного реактора, незадолго до них изложенной в письмах
сержанта Советской Армии О. Лаврентьева в ЦК ВКП(б) и самому И.В.Сталину.
На семинаре рассматривался вариант разогрева плазмы в тороидальном
магнитном поле с помощью электрического поля, индуцированного переменным
магнитным полем. Четко помню, как на вопрос слушателя семинара С.М.Осовца
"Почему докладчик
называет установку токамаком?" последовал ответ
присутствовашего на семинаре и активно задававшего вопросы второго соавтора
доклада И.Н. Головина - первого заместителя начальника ЛИП АН, что "Токамак - это
сокращение слов "тока максимум", отражавших ожидание, как следовало из доклада
Н.А. Явлинского, большего индуцируемого тока в тороидальном кольцевом разряде по
сравнению с током в установках прямолинейного электрического разряда в газе,
используемых тогда в БЭП.
Впоследствии выяснилось, что это ожидание не
оправдалось (вместо разрядного тока в один миллион ампер в прямолинейных разрядах
в первых вариантах токамаков разрядный ток достигал всего 100 тысяч ампер) и
некоторые попытались по другому расшифровывать эту абревиатуру. В ответ на это
руководитель проблемы Л.А.Арцимович в своей книге "Элементарная физика плазмы",
изданной в 1963 г., разъяснил, что токамак это "условное название" и, следовательно, не
требует никакой расшифровки.
Я пишу здесь об этом потому, что новыми способами получения ядерной
энергии активно занимался и Г.Н. параллельно с физикой тяжелых ионов.
По прошествии одного месяца работы в БЭП меня вызвал Г.Н. и попросил
рассказать о моей дипломной работе, о которой ему сообщил И.Н. Головин. Я
рассказал, что темой моей дипломной работы было экспериментальное исследование
ядерного торможения осколков деления урана, вызываемого нейтронами от мишени
циклотрона, с помощью камеры Вильсона. В теоретическом разделе дипломной работы
мною был расшифрован неясно изложенный Н. Бором в его известной книге вывод
критерия применимости классической механики к рассмотрению кулоновского
рассеяния заряженных частиц. Это рассмотрение для меня было инициировано тем, что
на вопрос профессору В.И.Векслеру, читавшему соответствующий курс лекций на
физическом факультете МГУ, по поводу неясности вывода был получен ответ, что "Это
известно только одному Бору". Расшифровка вывода критерия и появившаяся в
научной литературе неточность по поводу авторства критерия (немецкий физик Басс в
своей книге, а за ним другие физики стали называть этот критерий классичности Н.
Бора критерием Зоммерфельда, аналогичным по выражению, но имеющим другое
значение)
послужили потом основой для моего выступления на Всесоюзной
конференции в 1985 г., посвященной 100-летию со дня рождения Н. Бора.
После беседы с Г.Н. я был переведен в его сектор со следующим обоснованием:
"По распоряжению тов. Г.Н. Флерова перевести ... ".
К тому времени Г.Н. закончил ответственные измерения по определению
критической массы плутония, сначала проводившиеся в КБ-11 в Арзамасе (филиале
Лаборатории N2 ), в котором Г.Н. находился в длительной командировке и которое он
вынужден был покинуть по некоторым обстоятельствам, о которых
"история
умалчивает", как об этом сообщалось в телевизионном фильме о Г.Н. Флерове из серии
"Cекретные физики", демонстрировавшемся в связи со 100-летием И.В. Курчатова. За
несколько дней до беседы со мной Г.Н. закончил аналогичные измерения на базе в
Челябинске с новой порцией плутония, содержащего некоторую долю минорных
актинидов и поэтому требующих конкретных измерений критической массы. После
этого он решил вернуться к исследованиям спонтанного деления тяжелых ядер,
открытого им в 1940 г. в соавторстве с К.А. Петржаком. Начальник ЛИП АН академик
И.В. Курчатов зажег перед Г.Н. "зеленый свет" на пути создания нового сектора.
Позднее Г.Н. иногда возвращался к своим старым занятиям. В частности, в моем
рабочем журнале имеется запись от 26 октября 1955 г. о докладе Г.Н. Флерова на
расширенном секторном семинаре, секретарем которого я был в то время, на тему
"Использование ускоренных заряженных частиц для энергетических целей". На
семинаре присутствовали 35 сотрудников ЛИП АН, среди которых были кандидаты и
доктора наук, член-корреспондент АН. В докладе шла речь об электроядерном
генерировании нейтронов в тяжелой мишени под действием ускоренных до энергии
~1000 МэВ протонов, во-первых, для производства реакторного топлива и ядерной
взрывчатки из естественного урана и тория и, во-вторых, для возбуждения
электроядерными нейтронами энергетического подкритического реактора деления,
безопасного в эксплуатации. Идеи, высказанные Г.Н., были встречены как новые, до
этого не известные слушателям.
Впоследствии Г.Н. с группой сотрудников уже ЛЯР, в числе которых был А.М.
Кучер, предпринял на синхроциклотроне ЛЯП соответствующие эксперименты,
результаты которых остались не опубликованными.
Тогда над этим методом в полной секретности работали В.И. Гольданский в
Советском Союзе, Лоуренс - в США, Льюис - в Канаде и другие. В настоящее время
метод исследуется и развивается бывшим директором ЦЕРН, лауреатом Нобелевской
премии Руббиа. В ЛЯР также имеются некоторые новые теоретические предложения
Н.И. Тарантина по этому вопросу, родившееся как отголоски предложения Г.Н.,
которые ждут финансовой поддержки для экспериментального исследования.
Заметим, что все эти методы овладения энергией ядра могут явиться довольно
серьезной альтернативой термоядерному методу генерирования ядерной энергии,
разрабатываемому вот уже на и более полувека без видимого практического выхода.
Для получения новых спонтанно делящихся трансурановых нуклидов, по
интуитивному убеждению Г.Н., наиболее подходящими должны были оказаться
ускоренные тяжелые ионы, с помощью которых можно было бы превращать, например,
последний природный химический элемент
уран в новые далекие заурановые
элементы. В связи с этим Г.Н. наметил программу развития новых работ, которую
обосновали в отчете ЛИП АН N 368, написанным по теме "Анализ методов получения
и идентификации трансурановых элементов" в 1953 г., авторы Г.Н. Флеров, С.М.
Поликанов, Д.М. Парфанович и Н.И. Тарантин. Эта программа включала: анализ
ожидаемых ядерных свойств и в первую очередь анализ закономерностей спонтанного
деления будущих
трансурановых ядер, анализ возможных методов получения и
ускорения тяжелых многозарядных ионов, анализ возможностей применения быстрых
методов отделения и идентификации трансурановых продуктов ядерных реакций и, в
первую очередь, возможностей методов их магнитного разделения и идентификации.
В первый же день моего пребывания в секторе N 7 Г.Н. поставил передо мной
экспериментальную задачу поиска возможных природных, достаточно стабильных
трансурановых элементов. Тогда, в 1953 г. не было каких-либо гипотез и теорий о
возможной повышенной стабильности ядер в области далеких трансурановых
элементов и, в частности, теории о сильном стабилизирующем эффекте протонных
оболочек с Z=126 и с Z=114. Г.Н. просто предложил поискать трансурановые ядра в
некоторых урановых минералах
(в ураните, монаците, карнотите и других),
ориентируясь на ожидаемую их повышенную устойчивость к спонтанному делению и,
следовательно, на их пониженную делимость нейтронами низкой энергии. Используя
для дробления и растирания минералов агатовую ступку (возможно, ту в которой Г.Н. в
Ленинградском физико-техническом институте растирал в конце 30-х и начале 40-х
годов окислы урана для своих потом широко обсуждавшихся опытов по определению
числа вторичных нейтронов при делении урана нейтронами,
по выяснению
возможности течения цепной реакции деления в естественном уране, по открытию
спонтанного деления урана, а потом привез ее в ЛИП АН) и простую химию для
очистки минералов от избыточного количества урана, я приготовил препараты для
облучения нейтронами. Эксперименты на пучке реактора для физических и
технических исследований (РФТ) я и Г.Н. начали в полночь. В начале ночи на
физический канал реактора пришел И.В. Курчатов, которому Г.Н. дал подробное
объяснение цели и методики эксперимента.
Через несколько дней меня нашел В.И. Мостовой, систематически работавший
на реакторном пучке нейтронов, чтобы познакомиться по указанию И.В. Курчатова с
результатами проведенного эксперимента. Я был удивлен такому вниманию, тем более,
что В.И. Мостовой был в то время третьим человеком в ЛИП АН, награжденным
Золотой Звездой Героя. Правда, И.В.Курчатов и Г.Н.Флеров имели Звезды Героя
социалистического труда, тогда как В.И. Мостовой был отмечен Звездой Героя
Советского Союза за участие в Отечественной войне.
Рассмотрев полученные в эксперименте на нейтронном пучке так называемые
кадмиевые отношения частот делений урана и препаратов, я и В.И. Мостовый пришли
к заключению, что задача поиска возможных квазистабильных трансурановых ядер не
может быть решена таким простым способом.
Поставленная Г.Н. задача по поиску возможных квазистабильных трансурановых
элементов имела для меня и дальнейшее продолжение. На каком-то этапе поисков
сверхтяжелых элементов (СТЭ) в природе, широко развернувшихся уже в ЛЯР ОИЯИ и
на достаточно высоко аргументированном уровне, возникла необходимость
дополнительного масс-спектрометрического контроля обнаружения СТЭ. Для этого я и
А.П.Кабаченко использовали построенный в ЛЯР масс-сепаратор на пучке циклотрона
У-300, отмеченный премией ОИЯИ и планомерно применявшийся для ядерноспектроскопических исследований и идентификации по массовому числу продуктов
ядерных реакций, вызываемых тяжелыми ионами. С помощью масс-сепаратора было
произведено разделение по массам достаточно больших по весу препаратов с
обогащенным химически содержанием возможных СТЭ. Предполагалось, что
наблюдение в спектре атомных масс нуклидов с массовым числом ~ 300 будет
доказательством обнаружения СТЭ.
Для исключения фона ионов молекулярных соединений тория и урана, имеющих
массовые числа ~ 300, источник ионов масс-сепаратора был переведен (на уровне
изобретения) в режим генерирования двухзарядных ионов,
нестабильных по
отношению к развалу на атомарные однозарядные ионы.
Для детектирования разделенных по массам ионов было использовано тормозное
излучение электронов, ускоряемых на микротроне ЛЯР до энергии 16 Мэв - энергии
более, чем достаточной для однозначного выявления ядер СТЭ через их деление
несмотря на их повышенный делительный барьер.
Результаты эксперимента, к сожалению, не обрадовали Г.Н., поскольку с
достаточно высокой определенностью и хорошей чувствительностью было показано
отсутствие СТЭ в предоставленных нам препаратах.
Мой первый доклад на семинара сектора N7 был на тему "Методы ускорения
тяжелых ионов до больших энергий". В докладе был проанализирован известный в то
время метод ускорения тяжелых
малозарядных ионов на кратной гармонике
ускоряющего напряжения с последующей обдиркой электронов в процессе ускорения
для получения ионами большей энергии. Там же был предложен прием усиления
вероятности обдирки ионов путем создания специального режима ускорения, который
был опубликован позднее в журнале "Атомная энергия".
Первые тяжелые ионы на 150-ти сантиметровом циклотроне ЛИП АН были
получены этим методом
с регистрацией
энергетичных ионов через осколки
вынужденного деления урана специально
разработанным счетчиком.
Первые
физические экспериметы по синтезу изотопов эйнштейния и фермия с помощью
ободранных до заряда +6 двухзарядных ионов азота и кислорода были выполнены
совместно с химиками ГЕОХИ АН, и опубликованы в 1956 г. в только что учрежденном
журнале "Атомная энергия" авторами Л.И. Гусевой, К.В. Филипповой, Ю.Б. Герлитом,
В.А. Друиным, Б.Ф. Мясоедовым и Н.И. Тарантиным. Член- корреспондент Г.Н Флеров
и директор ГЕОХИ АН академик А.П. Виноградов от авторства решительно отказались,
чтобы "не затенять молодых".
В последующих экспериментах на 150-ти сантиметровом циклотроне ЛИП АН
использовались уже изначально многозарядные тяжелые ионы, активным инициатором
получения которых в специальных
ионных источниках был Г.Н. Активным
разработчиком такого многозарядного источника тяжелых ионов был сотрудник отдела
электрофизической аппаратуры ЛИП АН Б. Н. Маков.
Особенностью столкновения ускоренного тяжелого иона с ядром-мишенью
является передача относительно большого импульса продукту ядерной реакции.
Поэтому этот импульс Г.Н. преложил использовать для быстрого выбивания продуктов
ядерных реакций из мишени вместо традиционно применявшегося при синтезе новых
элементов относительно медленного химического метода выделения. Для проверки
эффективности выбивания этим методом пришлось проводить в начале 1953 г.
облучения на 150-ти сантиметровом циклотроне ионами гелия из-за отсутствия в то
время моноэнергетичных тяжелых ионов. Однажды во время моего эксперимента на
циклотроне на пульт управления пришел опять-таки после полуночи И.В. Курчатов в
заснеженном лыжном костюме. На его вопрос "Чем занимаетесь?" я не поспешил
ответить, полагая, что вопрос относится не ко мне, а к старшему оператору циклотрона.
Тогда Игорь Васильевич, окинув взглядом всех присутствующих, обратился ко мне со
словами "Товарищ Тарантин ...", удивив меня тем, что он запомнил мою фамилию после
короткого формального представления меня ему Г.Н. во время первого эксперимента на
реакторе, состоявшегося несколькими месяцами ранее.
Результаты этих опытов вошли потом во вторую коллективную работу по
синтезу 102-го элемента, опубликованную в 1960 г., и явились основой для нового в
настоящее время широко используемого метода выбивания продуктов реакций под
действием тяжелых ионов, предложенного Г.Н. Флеровым, и продолжившего
известные методы отдачи ядер, примененные в свое время Сцилардом и Чалмерсом (для
гамма-лучей и бета-частиц), Лизой Мейтнер (для альфа-частиц), Макмиланом (для
осколков деления).
В 1957 г. начались более или менее регулярные опыты коллектива сектора N 7
на пучках тяжелых ионов, ускоренных классическим способом на 150-ти
сантиметровом циклотроне. Степень регулярности работы нашего сектора определялась
Ученым советом отдела и соглашением между Г.Н. и Н.А.Власовым, начальником
другого сектора, использовавшего легкие частицы, ускоренные на том же циклотроне.
"Хотя наш циклотрон работал круглосуточно, - вспоминает Н.А.Власов - его явно не
хватало обеим группам. Игорь Васильевич старался привести нас к добровольному
согласию относительно расписания работы на циклотроне... Иногда согласия не
получалось... В это время институтские друзья при встрече часто спрашивали:
Ты еще не подрался с Флеровым?
Борода не дает.
Действительно, ситуация была "дракоопасная", и мирный исход обязан больше Бороде,
чем нашему миролюбию."
В ситуации, приведшей к возвращению Г.Н. из КБ-11 в ЛИП АН, о котором
говорилось выше, Бороды и мирного исхода не было.
Заметим, что
Г.Н. в юношеские и зрелые годы был разносторонним
спортсменом: членом сборной волейбольной команды г. Ленинграда, теннисистом,
боксером-любителем, лыжником, активным путешественником и туристом. В ЛЯР
висит большая фотография, на которой атлетически сложенный Г.Н. изображен на
плавательной дорожке Дубненского бассейна "Архимед". Этот снимок сделан после его
победы в "Заплыве начальников" из программы празднования открытия бассейна в 1972
г., снятого на пленку для Всесоюзного киножурнала "Новости дня".
Для более широких возможностей синтеза новых трансурановых элементов и
исследования их свойств Совет Министров СССР принял решение о строительстве
специального циклотрона тяжелых ионов. Основные концепции этого циклотрона были
разработаны Г.Н. После завершения строительства циклотрона в Дубне коллектив
сектора N7 ЛИП АН, естественно, явился началом коллектива новой Лаборатории в
ОИЯИ - Лаборатории ядерных реакций, носящей ныне имя Георгия Николаевича
Флерова.
Заканчивая заметку, не могу не добавить о большой и рискованной гражданской
инициативе Г.Н. Флерова написать в 1941г. и 1942 г. письма И.В. Сталину о
необходимости возобновления работ по делению урана в связи большой опасностью
создания атомной бомбы Германией, Англией или Америкой. В марте 2000 г.
появилась статья Г.А. Гончарова "О публикации искаженных версий писем Г.Н.
Флерова 1941-1942 гг.", в которой автор упрекает Ю.Н. Смирнова - автора статьи "Г.Н.
Флеров и становление советского атомного проекта", за некоторые существенные
неточности, допущенные Ю.Н. Смирновым. Более того, Г.А. Гончаров пишет, что, "
были ли отправлены вообще письма Г.Н. Флерова секретарю И.В Сталина и И.В
Сталину, остается неясным".
Между тем в материалах Международного симпозиума "История советского
атомного проекта", состоявшегося в 1996 г., имеется высказавание В.Б. Барковского, в
последнее время сотрудника Института внешней разведки, о том, что "В мае 1942 года
на имя Сталина поступает в ГКО второе письмо Флерова с настойчивым призывом
немедленно начать работы по созданию отечественного атомного оружия".
Это же подтверждает в тех же материалах Л.Р. Квасников, бывший в 1939 г. и в
последующие годы начальник Отдела научно-технической разведки НКВД,: "...в
середине 1942 г. Берия, наконец, ознакомил Сталина с запиской, составленной мной в
сентябре 1941 г., к которой были присовокуплены английский доклад, телеграммы из
Лондона, письмо Г.Н. Флерова, датированное мартом 1942 г., ...".
Из всего этого следует, что Георгий Николаевич написал и отправил
Верховному Главнокомандующему, Председателю Государственного Комитета
Обороны И.В. Сталину свои набатные письма, след от которых остался в памяти
работников НКВД, а не в архиве Президента Российской Федерации.
Н.И. Тарантин