三 战后发展核武器的全民总动员（第3/14页）

铀原料问题解决后，随之而来的是从天然铀中分离出可用于制造原子弹的铀同位素的问题。天然铀中共含三种同位素：铀-234、铀-235和铀-238，其含量分别为0.006%、0.72%和99.27%。也就是说，每1000个铀原子中只有7个是铀-235，也只有铀-235经高度浓缩或纯化后才可用来制造原子弹。要获得足够数量的铀-235，必须对天然铀进行同位素分离，然而，分离工艺相当复杂，且周期长、投入大。虽然铀-238不能直接用于制造原子弹，但可以在核反应堆中经过一系列裂变反应蜕变成与铀-235一样可用于制造原子弹的钚-239。要获得钚-239，在核反应堆中直接使用天然铀即可，其成本要比分离和浓缩铀-235低得多。库尔恰托夫决定走这条捷径。他曾在写给斯大林的一份报告中指出：“制造核炸药的实际工作应当集中于铀—石墨反应堆，应将该问题作为重中之重。这并不是说铀—石墨反应堆是最佳方案（就原材料的消耗及其他指标而言），但就科技研究状况而言，它却是唯一可以在最短时间内生产出钚-239的方案。”^[59]

物理实验堆Ф-1

在库尔恰托夫的直接领导下，第二实验室开展了对核反应堆的研究。И.И.古列维奇、泽利多维奇、И.Я.波梅兰丘克和科学院物理研究所的Е.Л.法因贝格、И.М.弗兰克等人进行了核反应堆的自持链式裂变反应的理论计算，库尔恰托夫、弗廖罗夫、В.А.达维坚科和И.С.帕纳修克等则进行了裂变反应过程中中子的增殖实验研究。1945年末，第二实验室开始了核反应物理实验堆Ф-1的施工建设。在新建的厂房里，地下挖了一个直径为10米、深度为7米的基坑，用混凝土浇灌而成。包括反射层在内的实验堆活性区的直径为6米，均由10厘米×10厘米×60厘米的直角型高纯度石墨砖堆砌而成，外观为球型结构。活性区石墨块的间距为20厘米，层层叠加，每块石墨砖上都钻有一个圆孔，里面装着直径为32毫米和35毫米的高纯度金属铀块。1946年12月25日，库尔恰托夫亲自启动了苏联第一座物理实验堆，实验堆达到临界状态并产生链式反应。^[60]

1946年12月28日，贝利亚、库尔恰托夫、万尼科夫和别尔乌辛共同起草了致斯大林的报告。报告中说：“1946年12月25日，在库尔恰托夫实验室建成并启动了铀—石墨物理实验锅炉。在铀—石墨锅炉运行的最初几天（12月25日、26日和27日），我们首次在苏联实现了半规模化链式核反应。同时，我们也实现了对锅炉的调整和对链式核反应的控制。铀—石墨物理实验锅炉共装载了34800公斤纯金属铀、12900公斤纯二氧化铀和420000公斤纯石墨。铀—石墨物理实验锅炉的启动为我们解决工业化生产及利用核能等重要问题创造了条件。”^{[61]1947年1月9日，物理实验堆Ф-1启动两周后，斯大林在克里姆林宫召见了专门委员会成员和参与苏联核计划的主要科研人员，并听取了他们的汇报。第二天，斯大林批准了苏联部长会议关于奖励库尔恰托夫等人的决定。[62]}

苏联物理实验堆Ф-1的启动是苏联核计划史上的一个重大事件，是苏联在实施核计划过程中迈出的关键性一步，它不仅检验并证实了苏联核物理学家所掌握的可控链式裂变反应理论的正确性和可行性，为用于制造原子弹的核材料钚-239的制备和研究及规模化生产提供了可能和依据，而且还大大增强了苏联政府和领导人及全体研究人员对成功实施核计划的坚定信心。正如别尔乌辛在回忆录中所说的：“反应堆的成功启动表明我们选择的道路是完全正确的。这一点非常重要，因为参与核计划的专家对我们是否能取得成效还心存疑虑。反应堆的启动和运行不仅加快了各项工作的进展速度，而且也使各项工作的进展变得更加顺利。”