苏联原子弹之父库尔恰托夫与苏联核计划

作 者:

作者简介:
张广翔,吉林大学东北亚研究院教授,历史学博士;金丹,吉林大学东北亚研究院博士研究生。长春 130012

原文出处:
吉林大学社会科学学报

内容提要:

苏联核计划是一项关乎苏联国家命运乃至国际政治格局的重要工程,其成功得益于数千名苏联科学家、工程师数年如一日的团结协作,其中,И.В.库尔恰托夫在科研与领导方面功不可没。在最艰难的战争年代,库尔恰托夫凭借其在核物理领域的权威性、极佳的组织能力以及对祖国的高度责任心,被任命为苏联核科研中心“2号实验室”主任。他通过组织学者开展核物理研究、分析国外核情报等工作,逐一攻克难关,创建了试验反应堆和工业反应堆,成功研制出苏联第一颗原子弹。因此,库尔恰托夫被誉为“苏联原子弹之父”。


期刊代号:K5
分类名称:世界史
复印期号:2021 年 10 期

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       在第二次世界大战的苏德战场上,苏联蒙受巨大的人力和物力损失,元气大伤,但经过艰苦卓绝的不懈战斗,最终取得了伟大的卫国战争胜利。战后苏联百废待兴、百业待举,同时坚决回应美国的核优势,在短时间内成功试爆了第一颗原子弹,实现了核武器的量产。苏联能在短时间内一举打破美国的核垄断,因素众多,择其要者有:运用举国体制,实行指令性计划经济,最大限度地调动和整合人力、物力和财力,集中用于核计划;实施垂直式管理模式,奉行雷厉风行的工作作风;有大批善于攻关的科学家、工程技术人员甘愿为国分忧,任劳任怨;军事工业综合体初具规模,其运行模式可资借鉴;善于收集和充分借鉴国外核情报,少走了弯路;有效利用德国专家的智慧攻克了众多难关。

       苏联核计划是包罗万象的庞大工程,没有数千名苏联科学家、工程师夜以继日地团结协作是难以完成的,科研人员的作用至关重要,其中被誉为苏联原子弹之父的И.В.库尔恰托夫在科研与组织领导方面的工作功不可没。凡是言及苏联核计划的著述,无不涉及其科学研究与组织活动,无不高度评价其独一无二的贡献。俄罗斯出版的3卷本12册《苏联核计划:文献资料》中,涉及库尔恰托夫的报告、信函资料相当丰富。因限于论文篇幅,本文以库尔恰托夫的学术积累、评估核情报、2号实验室、铀浓缩、工业反应堆的起步为主线,展示其在实施核计划过程中的主要活动与贡献。

       一、库尔恰托夫被委以重任

       И.В.库尔恰托夫(1903-1960)是苏联杰出的物理学家,苏联核计划的科技总负责人。在库尔恰托夫的领导下,苏联建成了第一座核反应堆,研制出了核武器,建造了世界第一座核电站,生产出世界第一艘核动力破冰船。库尔恰托夫能在精英云集的物理学家中脱颖而出,原因有四:一是其在核领域的研究成果不俗,且有出众的组织能力;二是得到了物理学界巨擘А.Ф.约费院士(苏联科学院院士)的鼎力推荐;三是获得了苏联最高领导人的认可;四是善于和学界、政界、企业界等各界人士打交道,亲和力强,威信高,具备解决各种难题的能力。

       关于库尔恰托夫在苏联核物理领域的科研能力,В.В.伊格宁的《1934-1954年苏联核物理的主要成果》[1]21-42,Н.Е.扎沃斯卡娅、В.П.扎哈罗娃、Г.А.科杰利尼克夫的《战前国内的核物理学》[2]9-20,Л.Д.里亚别夫、Л.И.库季诺娃、Н.С.拉鲍特诺夫的《苏联核计划史》[3]23-40,С.В.布托诺、Г.С.西尼彩娃、Е.А.萨苏科夫的《苏联核计划的起源》[4]41-48以及Ю.С.奥西波夫的《库尔恰托夫的学术遗产》[5]6-14等文章都有所介绍。

       (一)战前库尔恰托夫在苏联核物理领域的科研能力

       第一,库尔恰托夫与苏联物理学家在中子物理学领域的成就。

       苏联核物理研究初始阶段的主要内容集中于阿尔法衰变理论。在英国著名物理学家Е.卢瑟福创建行星模型后,彼得格勒大学研究生Г.А.伽莫夫提出了比较通用的量子力学方法,发表了一系列相关文章。同一时期,П.Л.卡皮察通过实验测量了阿尔法粒子速度及能量沿轨道各点的变化情况。当时,库尔恰托夫正在列宁格勒技术物理研究所研究锂核和硼核的核反应,证明了分裂硼、铝和其他较重元素需要更多电压。

       西欧、美国和苏联学者的研究路径大致相同,获得的研究结果彼此互补,为进一步研究奠定了基础。1929年和1930年发明的范德格拉夫起电机和劳伦斯回旋加速器有助于深入了解物质结构;1932年,第一次在特殊装置上利用加速粒子实现了人工核反应,回旋加速器也被应用到科学实践中。

       随后,英国物理学家J.查德威克通过实验发现了中子,法国物理学家约里奥·居里夫妇发现了人工放射性,瑞典裔美国物理学家卡尔·安德森发现了正电子。1934年,А.И.阿里汗诺夫小组通过研究证明了放射性衰变过程中的正电子放射,发现重放射性原子核发射正电子是受激原子核内部能量转换的结果。这是首次对阿尔法粒子作用下的放射性核释放进行研究。1934年6月,美籍意大利物理学家E.费米证明了通过轰击中子获取人工放射性物质的可能性。同年7月,库尔恰托夫和Л.В.梅索夫斯基发表了《磷中的费米反应》[6]14-16,证实了由阿尔法粒子生成的人工放射性同位素,此后又发表了一系列研究成果(共26篇)[6]97-209。

       库尔恰托夫推测同质异能态向基态的过渡不是通过光子的放射,而是通过内部转化。1938年,Л.И.鲁西诺夫与А.尤泽福维奇在库尔恰托夫实验室以同质异能的溴为例,公开进行同质异能的转化研究。库尔恰托夫领导的小组对中子作用下的核反应也进行了大量实验,研究中子(快、慢中子)的散射和吸收,取得了重要成果:发现了与中子散射和慢化相关的综合性过程、中子吸收现象表现出的选择性特征、质子俘获中子形成重氢原子核以及核物质吸收中子过程中的共振效应等。可见,自中子物理学诞生以来,相关问题研究备受苏联物理学家的关注,无论是理论研究,还是加速器等设备的建造,苏联均已做了大量工作,为未来国家核计划的顺利开展奠定了基础。

       第二,库尔恰托夫与苏联物理学家在重核裂变和链式反应理论研究中的成就。

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