Третий результат: энергия, порождаемая цепной реакцией распада урана, вызывает нагревание реактора. Пока реактор работает на малых мощностях, этим можно пренебречь: что значат несколько киловатт тепловой энергии для массивного сооружения в шестьсот тонн? Но при «больших пусках», когда мощность достигает двух тысяч киловатт, с теплом уже нельзя не считаться. Потому-то, в частности, форсирование первого советского реактора не могло быть продолжительным. Тепло в то время воспринимали как бросовый продукт ядерной реакции — слишком мало его, чтобы серьезно помешать исследованиям, и совершенно недостаточно для утилизации.
После пуска опытного реактора Курчатов переключил свое внимание на промышленное производство плутония.
В США на строительстве плутониевого завода было занято свыше тридцати тысяч человек. Генерал Гровс, начальствующий в американском ядерном проекте, писал о заводе в Ханфорде: «Там работало несколько тысяч женщин в качестве секретарей, стенографисток и референтов». Мощность американского промышленного реактора превышала полтора миллиона киловатт, его начали строить в середине 1943 года, пустили в сентябре 1944 года.
Советский плутониевый реактор спроектировали на основе данных, полученных в работе с реактором опытным. Он был пущен 10 июня 1948 года, то есть на его проектирование и строительство ушло меньше полутора лет. Плутоний, вырабатываемый на этом уран-графитовом реакторе, дал материал для ядерной взрывчатки. Испытание первой советской ядерной бомбы, как уже говорилось, провели 29 августа 1949 года. Американцы узнали об этом через два дня, но потрясенный президент Трумэн только 23 сентября решился объявить публично, что в нашей стране создано ядерное оружие.
Пуск промышленного уран-графитового реактора стал вторым крупным шагом советской науки в овладении ядерной энергией. Предстояло определить шаг третий. Курчатов не колебался в постановке новой задачи: ведь он сформулировал ее еще до войны. Мы уже отмечали, что довоенная его программа была проникнута духом мира. Лишь ориентация за рубежом на военное использование ядерной энергии заставила советских ученых ради нужд обороны отложить осуществление этой программы. Но как только у нас появился промышленный реактор для получения плутония — до испытания первой советской атомной бомбы оставалось еще больше года, — Курчатов и его сотрудники стали планировать мирное применение цепной реакции.
В юбилейной книге «Атомной энергетике 20 лет», вышедшей в 1974 году, написано: «Развертывание работ по практическому использованию атомной энергии для целей энергетики в Советском Союзе относится к 1948 году. Тогда в ряде научно-исследовательских коллективов, впоследствии значительно выросших и превратившихся в Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова, Институт теоретической и экспериментальной физики, Физико-энергетический институт, обсуждались и разрабатывались несколько вариантов проектов энергетических реакторов. Разработка этих вариантов носила характер поиска возможных путей развития и областей применения энергетических реакторов».
И далее:
«Следует подчеркнуть, что уровень знаний в указанной области в тот период был весьма ограничен. В то время работали лишь низкотемпературные реакторы на природном уране с охлаждением обычной водой. Поскольку энергетический реактор должен работать при высоких температурах, то было ясно, что реакторы подобного типа могут быть созданы только при существенном изменении конструкции».
В первом реакторе Курчатова тепло, как мы видели, было не только бесполезно, но и вредно, да и выделялось его сравнительно немного. В энергетическом реакторе тепло становится целью. Как же получить в уран-графитовом «котле» пар температурой в сотни градусов, способный двигать турбины электростанций? Выход был найден в закономерностях, теоретически предсказанных еще до войны.
Напомним, что еще в 1939–1940 годах Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон установили: даже незначительное обогащение урана легким изотопом резко улучшает возможности цепной реакции. В то время о повышении концентрации урана-235 нечего было и думать: нигде в мире не работали заводы по разделению изотопов урана, первый такой завод в Ок-Ридже американцы ввели в строй лишь в 1943 году. Понятно поэтому, что одной из важных забот Курчатова и его помощников наряду со строительством промышленного реактора стало создание разделительного завода. В конце сороковых годов, когда советская промышленность начала производить и чистый изотоп-235 и уран, обогащенный легким изотопом в любом требуемом соотношении, появились предпосылки для конструирования энергетического реактора на обогащенном уране.
В уже цитированной юбилейной книге сказано: