Формирование научного фундамента ядерной безопасности России в первой трети XX в

В. О. Сазонов

ФОРМИРОВАНИЕ НАУЧНОГО ФУНДАМЕНТА ЯДЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ В ПЕРВОЙ ТРЕТИ XX в.

Развитие науки в первой половине XX века стало периодом открытий, которые привели к современному пониманию структуры материи и полному пересмотру основных физических представлений. В это время исследователи проникли в устройство атомного ядра, что способствовало зарождению ядерной физики. Расширение исследований в области элементарных частиц оказало глубокое влияние на многие смежные области науки. Развитие политической ситуации в Европе в конечном итоге определяло направление применение полученных научных достижений в военной области для создания ядерного оружия.

Успехи ядерной физики были подготовлены исследованиями конца XIX в., когда К. Рентген в 1896 г. открыл Х-лучи, названные позднее рентгеновским излучением. Через год французский физик

А. Беккерель установил факт излучения солей урана'. Первыми целенаправленный интерес к радиоактивному явлению проявили М. Складовская-Кюри и ее муж П. Кюри, которые работали с урансодержащими рудами. В 1903 г. они за свои работы и открытие радиоактивности были удостоены Нобелевской премии2. В 1900 г. Э. Резерфордом и

А. Виллардом были обнаружены (3, а и у-лучи3. Эти фундаментальные открытия рубежа XIX—XX вв., изменили основы естествознания, подготовив пересмотр взглядов в физике и химии.

В России перспективное направления этих исследований было задано Д.И. Менделеевым в 1869 г., открывшим периодическую таблицу химических элементов. Этот закон стал теоретическим фундаментом многих научных дисциплин. Недаром английский химик Уильям Рамзай назвал периодический закон Д.И. Менделеева «истинным компасом для исследователя», а датчанин Н. Бор окрестил его «путеводной нитью к разработке электронного строения атома»4. Сам Д.И. Менделеев так определил значение своего открытия: «Периодическая законность первая дала возможность видеть не открытые еще элементы в такой дали, до которой не вооруженное этой законностью химическое зрение еще не достигало»5. Позднее Д.И. Менделеев, исходя из места расположения урана в периодической системе, предполагал таящиеся энергетические свойства элемента. Давая рекомендации последующим исследователям, он писал: «Убедившись в том, что исследования урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет новых предметов для исследований,

особенно тщательно заниматься урановыми соединениями»6.

Первыми исследователями в России радиоактивных веществ были профессора физики — H.A. Умов и П.Н. Лебедев7. В 1901 г, на съезде русских естествоиспытателей и врачей в Петербурге, выпускником Казанского университета Н.П. Мышкиным были представлены исследования пондеромоторных сил, которые сопровождали лучистую энергию. Позднее он доложил об этом на заседании Русского физико-химического общества, однако подвергся резкой критике со стороны знаменитого физика П.Н. Лебедева, который был автором теории давления света8. В начале XX в теоретическим изучением структуры атома занимался H.A. Морозов. Первым из отечественных исследователей радиоактивных элементов был профессор А.И. Антипов. Он совместно с Б.Г. Карповым в 1900-1903 гг. в лаборатории Геологического комитета изучал урановые минералы. А.И. Антипов начал разработку урановых месторождений в Средней Азии. В 1908 г. создается частное «Общество для добычи редких металлов». Обществом были установлены контакты с французской лабораторией М. Склодовской-Кюри. В 1909 году эти исследования были продолжены профессором П.П. Орловым. Он постарался расширить поиски радиоактивных минералов, исследуя просторы Сибири9.

Однако изучение радиоактивных элементов в начале XX в. в России было затруднено из-за отсутствия собственных препаратов. В 1909 г. при Академии наук была образована Радиевая комиссия, которую возглавил академик В.И. Вернадский. С этого момента исследования проблем радиоактивности в России становится полномасштабными и планомерными10.

Открытие радиоактивности привело к пересмотру атомной структуры. В 1910 г. Ф. Содди обнаружил существование изотопов, а в 1912 г. Э Резерфорд обосновал планетарную модель строения атома. В 1912 г. была обнаружена атомная структура кристаллов благодаря открытию интерференции рентгеновских лучей в кристаллах. Это было подтверждено работами Мозлея11. В 1913 г. Н. Бор выдвинул квантовую теорию строения электронных оболочек атомов, которую теоретически дополнил

В. Паули, Это позволило по иному взглянуть на атомный мир и периодическую систему Д.И. Менделеева12

В начале XX в. накопление научных знаний о радиоактивных элементах также шло России. Пер-

В.О. Сазонов

вым, кто заговорил о перспективах широкого использования радиоактивных элементов, был

В.И. Вернадский. Он обосновал учение о биосфере, в которой он значительное созидательное действие он отводил внутриатомной энергии, способной преобразовать жизнь человечества13. Летом 1911 г. в Петербурге была организована на средства Академии наук Радиологическая лаборатория, где начались исследования свойств образцов минералов и горных пород, привезенных с Урала, Закавказья и Ферганы14. В 1912 г. в Москве на частные пожертвования была открыта Физическая лаборатория, позднее переименованная в Физический институт им. П.Н. Лебедева (ФИАН)15. В октябре 1913 г. В.И. Вернадским при Академии наук создается специальная комиссия для решения проблем радиационных руд. В ее состав вошли В.И. Вернадский, А.П. Карпинский, Ф.Н. Чернышев, Б.Б. Голицын и П.И. Вальден. Результатом работы комиссии стало организация геологических экспедиций в районы Урала, Кавказа, Средней Азии, Сибири и увеличение государственных ассигнований16.

Накануне революции в Петроградском политехническом институте начала складываться школа физиков. В эту группу входили А.Ф. Иоффе, Я.И. Френкель, П.Л. Капица, H.H. Семенов, П.И. Лукирский, Я.Г. Дорфман и др. Невелико было количество квалифицированных специалистов в области физики. Число докторов физики было около 15, а число ученых занимавшихся экспериментальным и теоретическим развитием научных знаний — не более 100 человек17.

Становление отечественной физики выпало на годы гражданской войны. Однако представители физической науки оказались оторваны от мирового научного сообщества. Но и в этих условиях физика России ознаменовалась целым рядом новых научных направлений, созданием больших школ, которые сделали советскую физику полноправным членом мировой науки. Дальнейший период НЭПа показал, что фундамент тематики, заложенный ранее, оказался не случайным, а результаты исследований заинтересовали западных коллег18. В годы становления советского государства началось формирование новых физико-технических институтов в Днепропетровске, Свердловске, Томске, Горьком, Харькове.

Развитие физической науки в новых условиях не снизило интереса к радиоактивным элементам. В это время Д.С. Рождественским была организованна атомная комиссия, которая занялась дальнейшим развитием и обобщением теории Н. Бора. Результатом стало появление теории спектральных двойников Рождественского19. В 1918 г. декретом Совнаркома в Петрограде был создан Государственный институт рентгенологии, переименованный позднее в Физико-технический институт и возглавленный

А.Ф. Иоффе20. Физтех и основанный в это время

Оптический физический институт, стали центром объединения петроградских физиков21. Помимо Физтеха радиоактивными элементами занимались Радиевое отделение Государственного рентгенологического института во главе с Л.С. Коловрат-Червинским, позднее — Л.В. Мысовским, одесская Радиологическая лаборатория профессора Е.С. Бур-ксера, московские Физический институт академика П.П. Лазарева и химическая лаборатория. Причем в Москве физики группируются вокруг Физического института и Института биофизики.

Осенью 1921 г. на базе Радиологической лаборатории начинает создаваться Радиевый институт, возглавляемый В.И-. Вернадским. К этому моменту произошло объединение советских физических институтов в Физическую ассоциацию в 1920 г. На нее была возложена задача по созданию научных центров в различных областях советской республики. Физическая ассоциация предприняла первые попытки внести в научную работу плановое начало22.

В начале 1921 г. за границу были командированы А.Ф. Иоффе, Д.С. Рождественский, А.Н. Крылов и П.Л. Капица с целью восстановления связей с западными коллегами, а также для пополнения оборудования материально-технической базы советских лабораторий. Визит показал, что советские физики, по словам А.Ф. Иоффе, заняли достойное место в мировом научном сообществе23.

В начале января 1922 года происходит слияние всех научных учреждений связанных с вопросами радиоактивности в Петрограде под эгидой Государственного Радиевого института, в котором регламентированы деятельность отделов и сферы решения научных вопросов. Во главе этих структурных подразделений встали талантливые исследователи. Так химический отдел возглавил В.Г. Хлопин, а физический — Л.В. Мысовский24.

Начиная с 1921 г., в разных районах Советской республики начался процесс формирования физических центров, для которых основным ядром коллектива стали специалисты из состава Ленинградского физико-технического института. Так были созданы физико-технические институты в Томске, Харькове, Днепропетровске, Свердловске. В 30-е годы каждый из них стал всесоюзным научным центром в определенных областях физики. Основные исследования радиоактивных элементов, а позднее и изыскания в области ядра проводились Радиевым институтом и Физическим институтом Академии наук СССР, а также Ленинградским и Харьковским физико-техническими институтами25.

В 1922 г. В.Г. Хлопину в Радиевом институте удалось получить первые пробы радия из отечественной руды, хотя этот элемент в мире тогда насчитывался граммами. Возникает необходимость создания предприятия по выработке радиоактивных элементов для расширения исследований в области физики, радиобиологии и радиохимии. Такая проба сил

Политология

началась весной 1920 г. на Каме, где строится завод по извлечению радия. Несмотря на тяжелые уело-вия, появление радиоактивного отечественного материала позволило Радиевому институту сосредоточиться в своих изысканиях с 1925 года на ряде направлений. Среди них были строение ядра атома и искусственная радиоактивность26. Эти исследования имели огромное значение для развития отечественной радиевой промышленности. Однако объем работ связанных с ядром был незначительным27. Основная масса исследований в этой области пришлись на 30-е годы.

Вместе с тем начинается исследования космических лучей, как естественного источника радиации. Это было вызвано малым количеством источников излучения при отсутствии ускорителей, а также нехваткой естественных радиоактивных изотопов. Этими изысканиями занялись в конце 20-х годов Д.В. Скобельцын и Л.В. Мысовский, изучая лучи на уровне Земли, они подтвердили наличие космического излучения. Используя для наблюдений камеру Вильсона, Д.В. Скобельцын смог наблюдать группы космических частиц, так называемые ливни. Этот метод дал возможность ученому измерить скорости электронов, изучить спектры гамма-лучей и открыть быстрые электроны космических лучей28. В дальнейшем эта работа была продолжена Вериго. С целью ослабить влияние земных источников на космические лучи, исследования проводились в горах. Д.В. Скобельцын и В.И. Векслер проводили замеры на Памире, а А.И. Алиханян и

А.И. Алиханов на Алагезе. Это позволило получить принципиально новые данные. В 30-х годах, группа под руководством В.И. Векслера исследовала лучи на Эльбрусе, а группа С. Вернова проводила измерения, используя стратостаты. С. Вернов фиксировал влияние магнитного поля Земли на космическое излучение29. Космическая радиация стала предметом исследования и других экспериментаторов. Так изучение космических лучей позволило Г.С. Жданову открыть явление взрыва атомных ядер под влиянием космических лучей, используя впервые разработанный метод толстослойных фотографических пластинок30.

Таким образом, первая треть XX в. стала периодом формирования научных знаний, связанных с энергией атома. Мировое сообщество ученых-фи-зиков развило эту область знаний, в который свой полноценный вклад внесли русские исследователи. В условиях революционных потрясений начала XX в., сменивших в стране политическую систему и государственную идеологию, русская физическая наука сохранила свою преемственность. Модерни-зационные процессы, охватившие Россию потребовали развитие научных знаний, что стало побудительным мотивом в дальнейшем развитии физичес-

кой науки, как в ширь так и в глубь. Даже временная изоляция отечественных исследований в связи с политической обособленностью советского государства не прервали их и не направили по ложному пути изысканий.

Несмотря на то, что действительность требовала прикладных наук, тем не менее, исследования радиоактивных элементов не были прекращены. Первая треть XX века стала периодом складывания научных центров и формирование плеяды талантливых ученых-исследователей. Научные знания, наработанные к середине и второй половине XX в. стали основой политических амбиций некоторых государственных кругов ряда держав, и в тоже время явились фундаментом, обеспечившим безопасность России от внешней угрозы, с созданием ядер-ного, а затем и термоядерного оружия.

Примечания

1 Шалинец, А.Б. Радиоактивные элементы / А.Б. Ша-линец, Г.Н. Фадеев. — М. : Просвещение, 1981. —

С. 5—6.

2 Черненко, Г. Супруги Кюри: расплата за открытие. / Г Черненко // Тайны XX века. - № 39 — Ноябрь 2005.—С. 6.

3 Шалинец А.Б., Фадеев Г.Н. Цит. соч. С. 167

4 Емельянов, B.C. Атом и мир / B.C. Емельянов. — М.  Атомиздат, 1967. — С. 16.

5 Емельнов, B.C. Металлургия ядерного горючего /

B.C. Емельянов, А.И. Евстюхин. — М. : Атомиздат, 1968, —С. 5.

6 Черненко, Г. Открытие профессора Мышкина / Г. Черненко // Тайны XX века. — № 14. — Апрель 2007.—С. 5.

I Шалинец А.Б., Фадеев Г.Н., Цит. соч. С. 14.

8 Черненко Г. Цит. соч. С. 8—9.

’ Емельянов, B.C. У истоков атомной промышленности / B.C. Емельянов // Вопросы истории. — № 5. — 1975, —С. 127.

10 Алексеев, В.В. В начале был радий... / В.В. Алексеев // Энергия: экономика, техника, экология. — № 10 — 1984, — С. 6—9.

II Иоффе, А.Ф. О физике и физиках: статьи, выступления, письма А.Ф. Иоффе / составитель В.Я. Френкель — Л. Наука, 1985 —С. 228,308.

12 Шалинец А.Б., Фадеев Г.Н.. Цит. соч. С. 15—17

13 Горелик, Г. В.И. Вернадский и советский атомный проект / Г Горелик // Знание — сила. — № 3. — 1996.—

C. 61.

м Алексеев В.В. Цит. соч.

15 Емельянов, B.C. С чего начиналось / В,С. Емельянов. — М. : Советская Россия, 1979. — С. 168.

16 Алексеев В.В. Цит. соч,

17 Иоффе А.Ф. Цит соч. С. 296, 312.

'“Там же. С. 313—314, 318.

19 Там же.

211 Емельянов, B.C. Курчатов каким я его знал /

B.C. Емельянов // Юность. — № 4. — 1989. — С. 89

21 Иоффе А.Ф. Цит соч, С. 297

22 Там же, С. 299.

23 Там же. С. 313— 314,

В. О. Сазонов

23 Алексеев В.В. Цит. соч.

25 Иоффе А.Ф Цит соч. С. 299

26 Алексеев В.В. Цит. соч.

11 Атомный проект СССР. Документы и материалы. В 3-х томах / под общ. ред. Л.Д. Рябева. — Т. Г 1938;— 1945. — Ч. 1. — М1:'Наука-Физматлит, 1998. — С. 38..

28 Иоффе А.Ф Цит соч. С. 316. и Флеров, Г.Н. Начальный этап исследования деления ядер / Г.Н. Флеров // Вестник Российской АН. — Т. 63, —№3, — 1993, —С. 40.

3|) Иоффе А.Ф. Цит соч. С. 321.