В процессе монтажа реактора было несколько моментов, которые рассматривались руководством как некий этап или рубеж.

К началу марта 1948 года каркасные стальные конструкции внутри котлована были готовы.

6 марта планировалось начать важнейшую монтажную операцию: сборку тысячетонной графитовой кладки. Музруков дал указание «оторжествить» этот день в духе отработанных социалистических традиций: рабочий митинг, речи и аплодисменты.

Накануне митинга под первый символический графитовый кирпич положили пятак на счастье. Собрались в машзале. Первым с короткой боевой речью выступил Музруков, пообещав, что «партийное задание Сталина по строительству объекта «А» будет выполнено точно в срок, даже раньше срока», хотя никаких дат предусмотрительно не называл. Затем — слово Курчатову. Игорь Васильевич оправил накрахмаленный белый халат, цветной галстук и неряшливую бороду. Ему очень хотелось сказать собравшимся рабочим, живущим до сих пор в неуютных, холодных бараках, что-то перспективное и оптимистическое.

«Здесь, дорогие мои друзья, наша сила, наша мирная жизнь на долгие-долгие годы. Мы с вами закладываем промышленность не на год, не на два… На века. «Здесь будет город заложен назло надменному соседу». Надменных соседей ещё хватает, к сожалению. Вот им назло и будет заложен! Со временем в нашем с вами городе будет все — детские сады, прекрасные магазины, свой театр, свой, если хотите, симфонический оркестр! А лет через тридцать дети ваши, рожденные здесь, возьмут в свои руки все то, что мы сделали. И наши успехи померкнут перед их успехами. Наш размах померкнет перед их размахом. И если за это время над головами людей не взорвется ни одна урановая бомба, мы с вами можем быть счастливы! И город наш тогда станет памятником миру. Разве не стоит для этого жить? (аплодисменты)».

Вечером Ванников доложил Берия по ВЧ о начале кладки графита.

Высота и диаметр графитового цилиндра — 9,2 метра. Общая масса графита — 1050 тонн (около пятидесяти железнодорожных вагонов). Чистота графита была проконтролирована в Москве, но и здесь, непосредственно перед монтажом, часть кирпичей выборочно проверялась на отсутствие паразитных примесей. Кирпичи были по проекту одинаковой длины, но разной высоты. Это сделано специально, чтобы слои получались при монтаже не горизонтальными и плоскими, а ступенчатыми — без сквозных щелей, для уменьшения утечки нейтронов из котла. Кирпичи имели круглые отверстия диаметром 44 миллиметра, которые после завершения кладки должны были образовать более тысячи длинных сквозных каналов для установки в них технологических труб.

Для достижения точной соосности отверстий каждый кирпич имел с одной стороны монтажный выступ, а с другой — такую же по форме и размерам впадину, которые на языке монтажников именовались «папой» и «мамой». При сборке каждый кирпич как бы надевался на другой, центровался по сквозному отверстию и одновременно закреплялся на своем месте.

Общее количество кирпичей — около десяти тысяч. И каждый имел свой монтажный номер и свое «законное» место в сборке. За правильность установки каждого кирпича в соответствии с проектными картограммами отвечали руководители сменных монтажных бригад.

После завершения первого («чернового») этапа сборки боковая поверхность графитового цилиндра, естественно, получилась не гладкой, а рифленой. Образовавшиеся зазоры в соответствии с проектом выравнивались специальными чугунными вставками (по-монтажному — «чушками»), имеющими гладкую внешнюю поверхность фрагмента девятиметрового цилиндра. В результате операции выравнивания боковой поверхности вся сборка приобрела геометрическую форму правильного цилиндра.

Отклонение монтажного диаметра кладки от проектного размера допускалось не более восьми миллиметров. После многократных замеров на разной высоте убедились, что отклонения составляют пять-восемь миллиметров. Порядок!

Доллежаль, приехавший из Москвы для организации проектно-конструкторского контроля за ходом монтажа, остался доволен подобным началом. После всех операций кладка равномерно по высоте была стянута несколькими широкими бандажными кольцами из мягкого алюминия.

При работе котла и разогревании графита бандажные кольца должны были обеспечить «дыхание» кладки, воспринимая возможное увеличение диаметра цилиндра на 8-10 сантиметров, предотвращая расшатывание и разваливание кладки.

После бандажной стяжки вся кладка обшивалась вокруг герметичным кожухом из больших алюминиевых листов, склепанных между собой. В зазор между кожухом и поверхностью кладки во время работы котла может подаваться под напором горячий воздух в случае необходимости «просушивания» кладки.

В результате всех этих монтажных операций графитовый цилиндр высотой с трехэтажный дом оказался пронизанным по высоте, параллельно своей оси, сквозными отверстиями диаметром 44 миллиметра, общим числом — 1162. Из них 1124 предназначались для загрузки урановых блочков, 10 планировалось использовать для различных физических экспериментов, а остальные — для размещения в них поглощающих стержней.

Монтаж кладки продолжался две недели, днем и ночью, с перерывами 15 минут для сдачи-приемки смены монтажными бригадами.

К качеству графита и монтажу сборки предъявлялись повышенные требования. Это понимали все. После первого же пуска котла графит будет «загрязнен» радиоактивным излучением, и поэтому сама кладка не подлежала ни замене, ни ремонту на протяжении всего проектного срока службы реактора. Котел «А» предполагалось использовать для пяти-шести загрузок, чтобы получить в нем около 50 килограммов плутония (на пять бомб). Поэтому при расчетной длительности каждой загрузочной кампании 5–6 месяцев срок службы котла оценивался проектантами в три года. И весь этот срок графитовый цилиндр обязан был выдержать без ремонта. Монтаж кладки закончили на две смены раньше срока, о чем Ванников с гордостью доложил в Москву.

Следующей этапной операцией была установка в графитовую кладку авиалевых труб технологических каналов (ТК). Трубы ТК, длиной около 20 метров каждая, являлись не только ячейками для загрузки урановых блочков, но и составной частью системы, обеспечивающей отвод тепла от урановых блочков во время работы на мощности.

Для охлаждения уранового котла предусматривалась прокачка через все ТК под давлением восемь атмосфер ежечасно двух с половиной тысяч тонн отфильтрованной озерной воды.

Охлаждение — это главная технологическая задача, обеспечивающая безопасную работу реактора. Поэтому ещё на этапе проектирования технологи из лаборатории Курчатова настояли, несмотря на противодействие Научно-технического совета, на индивидуальном контроле за расходом воды в каждом ТК. Это решение значительно усложняло всю конструкцию реактора, но, как показал в дальнейшем опыт эксплуатации, являлось абсолютно оправданным. Общий поток воды через верхний коллектор должен был распределяться по всем каналам через регулирующий дроссельный клапан и измерительную расходомерную шайбу. Система поканального контроля расхода воды требовала кропотливого монтажа длинных пучков стальных импульсных трубок (более двух тысяч) от измерительных шайб, через все защитные конструкции реактора до двух специальных расходомерных помещений.

В этих длинных и узких, как кишка, подземных комнатах были смонтированы стенды для установки тысячи дифференциальных ртутных манометров, шкалы которых были отградуированы в единицах измерения расхода.

Расходомеры являлись не только показывающими приборами, но одновременно и сигнальными. При снижении расхода воды в каком-либо ТК на 15 % прибор должен был выдавать предупреждающий электрический сигнал в комнату операторов, управляющих реактором. В этом пультовом помещении на приборном щите, прямо перед глазами физиков, было смонтировано огромное, в человеческий рост, сигнальное расходомерное табло. Оно имитировало вид на котел сверху и состояло из индикаторных ячеек, пронумерованных четырехзначными цифрами, как и технологические каналы.

Каждый аварийный сигнал снижения расхода воды (СРВ) высвечивал соответствующую ячейку на табло «Р», что сопровождалось одновременно громким звонком для привлечения внимания оператора.

Если аварийный сигнал продолжался более 20 секунд, то реактор должен был по проекту автоматически останавливаться путем сброса в активную зону котла защитных стержней. Эта система конструкций, приборов и электрических схем, предназначенных в совокупности для контроля за расходом охлаждающей воды, в проектной документации обозначалась буквой «Р».

Технологическое состояние каждого канала во время работы котла предполагалось контролировать (помимо расхода) также по температуре охлаждающей воды на выходе из каждого канала. При нормальном режиме, по расчетам теплофизиков, эта температура не должна была превышать 90° по Цельсию. Кипение воды и образование пара в канале чрезвычайно опасны. Для контроля этой температуры на выходном трубопроводе каждого канала монтировался специальный «измерительный карман». В него и вставлялся термометр сопротивления (ТС), предназначенный для измерения. Тысяча каналов — тысяча термометров! Электрический сигнал от каждого из них по кабелям передавался в пультовую комнату управления, на штекерное табло «Т». Установленный на щите показывающий прибор можно было выборочно или по очереди подключать на табло к любому термометру, измеряя температуру воды на выходе из любого канала. Технологи настаивали перед проектантами ещё на одном параметре индивидуального контроля кроме расхода и температуры. Они хотели бы иметь данные о влажности воздуха в узком зазоре между трубой ТК и графитовой кладкой, что давало бы возможность судить о наличии корродирующих трещин в трубах. Попадание воды из тракта ТК в графит ухудшает его качество как замедлителя. Подобная система «В» была спроектирована и смонтирована, но оказалось впоследствии неработоспособной. Идея замера влажности оказалась технически трудно реализуемой.

Регулирование уровня мощности котла и аварийная защита (остановка цепного процесса) осуществлялись с помощью системы СУЗ, которая включала в себя комплекс поглощающих стержней с индивидуальными электроприводами.

Монтаж всех основных систем протекал более или менее гладко. Исключение составила крайне необходимая система автоматической разгрузки каналов (РК). По замыслу Доллежаля, она должна была быть не очень сложной при вертикальной компоновке котла. В рабочем состоянии труба ТК должна быть прикрыта снизу подпятником (затвором).

Для разгрузки же канала достаточно каким-то образом дистанционно открыть или развернуть затвор для освобождения проходного сечения. А уж блочки сами, под действием собственного веса, провалятся вниз, в приемный бункер с водой.

В проектировании котла и отдельных систем участвовали десятки проектных институтов и конструкторских бюро. Разработку системы разгрузки Доллежаль поручил своему коллективу конструкторов, а параллельно, в качестве дублера, систему конструировало также специализированное бюро в Горьком.

Самое неприятное заключалось в том, что все недостатки системы Доллежаля выяснились уже после её монтажа на объекте. Операция «Разгрузка», многократно опробованная на имитаторах блочков, срабатывала, как говорили наладчики, через раз. То канал не полностью открывался по сечению и блочки не проваливались в бункер, то они «закусывались» затвором и застревали.

Неудача с этой системой была тяжелым ударом для Ванникова и Курчатова: все планируемые сроки пуска горели ярким огнем. Более всех переживал сам Доллежаль. Хотя его никто не обвинял в небрежности, саботаже или умышленном вредительстве, Николай Антонович находился в состоянии совершенной потерянности. Трое суток без перерыва он лично пытался разобраться в причинах и произвести улучшающие доработки в конструкцию затвора и гидравлического привода. За трое суток Ванников не сказал Доллежалю ни единого осуждающего слова. На четвертый день не сдержался и послал Доллежаля с его затворами к «ядреной фене». Телеграфировал в Горький о срочной отправке в Челябинск дублирующей системы разгрузки вместе с её конструктором, Юрием Николаевичем Кошкиным. Горьковская «кассетная» система была основана на совершенно другом принципе и на чертежах выглядела чересчур изощренной и виртуозной. Как ни странно, система Кошкина оказалась вполне работоспособной.

Электрические схемы управляющих и контролирующих систем по своим функциональным возможностям были близки к вычислительным машинам. В качестве базисного технического элемента в них использовалось обыкновенное электромагнитное реле. Изобретение XIX века! В каждой системе — «Р», «Т» или «В» — их насчитывалось десятки тысяч. Чертежные документы в рулонах вытягивались в длину на многие десятки метров. В натуре схемы были смонтированы в огромных по площади помещениях, на специальных стендах, внешне напоминающих телефонные коммутаторные станции начала века. Несмотря на «архивный» характер, эти схемы успешно работали. Сроки, в которые уложились монтажники и наладчики, можно назвать фантастическими.

Смонтировать 1400 тонн металлоконструкций, 250 километров трубопроводов, 200 километров кабеля, 6 тысяч единиц запорной арматуры и 4 тысячи приборов за три месяца! Это трудно вообразить. И, тем не менее, к концу мая 1948 года реактор был сдан эксплуатационникам под загрузку.

Ввод в активную зону первой порции топлива — это для монтажников своего рода праздник подведения итогов, поскольку после него должен наступить общий, истинный и великий праздник — «Пуск!»

Группы монтажников получили в знак благодарности от руководства комбината некоторое количество спирта в пузатых химических колбах и граненых стеклянных графинах. Во всех неприметных закоулках отдаленных производственных помещений сидели небольшими компаниями веселые, жизнерадостные мужики и отмечали однообразными тостами «подведение итогов» — окончание монтажа реактора «А» или, как они говорили, «рождение Аннушки».

По проекту в активной зоне реактора должно было находиться 83 тысячи урановых блочков, по 74 — в каждом канале. Первая загрузка в реактор являлась весьма опасной процедурой, потому что реальная критическая масса сборки известна была одному Богу. Ни один сверхточный физический расчет активной зоны котла не может ничего гарантировать. Поэтому первая загрузка — это одновременно и первое экспериментальное измерение фактических физических параметров котла, и прежде всего потенциального коэффициента размножения нейтронов (К). Загрузку предполагалось производить вручную через верхнюю головку канала. Свинцовые защитные кирпичи в зале были разобраны в двух местах для параллельной работы двух загрузочных бригад.

Каждая бригада состояла из подносчиков, загрузчиков, комплектовщика и контролера. Основная ответственность возлагалась на контролеров. В качестве них использовались будущие начальники смен реактора. Любая грубая ошибка в бригаде могла грозить им понижением в должности или даже увольнением. Потеря одного-единственного уранового блочка закончилась бы тюрьмой, даже если бы блочок просто выскользнул из рук загрузчика и провалился между головками каналов. Пуск реактора Курчатов планировал разбить на два этапа. Первый — «сухой» пуск реактора. Без воды в каналах (вода — главный поглотитель нейтронов). Это было необходимо для предварительной проверки правильности и точности теоретических расчетов критической массы котла и коэффициента размножения. По расчетам, критичность «сухого» котла подобных размеров должна была наступить при одной трети от общей плановой загрузки уранового топлива.

Поэтому на первом этапе было решено загрузить не все, а только 500 центральных каналов, и не по полной программе, а только по 35 блочков.

Пуск «сухого» котла вовсе не означает загрузки в обезвоженный канал. Загрузка урановых блочков в пустой технологический канал была категорически запрещена. Блочок, пролетевший почти пятнадцать метров до нижнего упора, будет неминуемо поврежден и деформирован. Авиалевая оболочка, по всей вероятности, нарушена.

Для смягчения удара и уменьшения скорости падения блочка загрузка должна производиться только в «мокрый» канал, в который подавалась вода на «излив» через верхнюю головку канала. В водяном потоке блочки теряли скорость падения и довольно плавно опускались вниз, выстраиваясь торцом один на другой и образуя, по сути дела, длинный урановый стержень внутри графитовой кладки.

Операция «Загрузка» была начата 5 июня 1948 года. Первый канал Ванников смог доверить только самому себе. Для этого торжественного случая он переоделся впервые в жизни в белый хлопчатобумажный комбинезон, как и все рабочие вокруг. Подходил к каналу осторожно и важно. Присел, кряхтя, на корточки и взял в свою старческую ладонь первый из подготовленных на поддоне блочков. Он отливал серебристым блеском. Разве какие-то паршивые лунные блики на поверхности ночного горного озера могут сравниться по красоте с авиалевым мерцанием уранового блочка?

Борис Львович, приподнял его над головой, как атомное знамя Родины. Кто-то из стоящих вокруг не выдержал наплыва чувств и начал аплодировать. Ванников нагнулся ещё ниже, к самой головке, из которой легким журчащим ручейком переливалась прозрачная вода, и опустил первый блочок. В этот момент его комбинезон шумно треснул сзади, на самом главном месте, и общему взору предстали синие полосатые трусы бывшего наркома. Раздался приглушенный смех. Но Борис Львович, не обращая внимания на подобные мелочи, спокойно, с военной аккуратностью, опускал блочки, громко считая: раз, два, три… Когда первый канал через несколько минут был загружен, раздались общие дружные аплодисменты. Ванников с трудом разогнул усталые ноги и, улыбаясь всем, весело и патетично произнес:

— Вот так надо, мать вашу!.. Вплоть до полной победы!

Второй канал загрузил Курчатов. Он тоже демонстрировал всем необходимую аккуратность и неторопливость. Считал про себя, но шевелил при этом губами и бровями. На этом «баловство» больших начальников было завершено, и началась круглосуточная плановая загрузка.

За приближением котла к критическому состоянию — по мере увеличения числа загруженных каналов — следила группа физиков, заранее установившая всю регистрирующую аппаратуру: источник нейтронов, детекторы, электронно-измерительные приборы.

При подходе к расчетному критическому состоянию загрузку прекратили. Весь котел обезводили, кладку просушили. 7 июня Курчатов сел за пульт управления. В томительном ожидании прохаживались за его спиной заинтересованные лица: Ванников, Музруков, Славский, Доллежаль, уполномоченный Совмина и полковник МГБ.

Хотя все были предельно физически измотаны и нервно истощены, напряжение в пультовой продолжало нарастать по мере извлечения поглощающих стержней из активной зоны. Рядом с Курчатовым сидели два физика, помогавшие ему и беспрекословно выполнявшие его команды. Кто-то из них и крикнул первым:

— Пошел!

Начало цепной реакции мгновенно разрядило атмосферу. Сразу стало шумно от восклицаний и дружеских похлопываний. Все пожимали друг другу руки, но более всех — Курчатову и Доллежалю.

Пока продолжался постепенный подъем мощности, физики на скорую руку сделали предварительный расчет коэффициента размножения «сухого» котла: 1,07.

Это был прекрасный результат, с хорошим запасом. В час ночи реактор достиг мощности 10 киловатт, после чего был заглушен. Полный успех!

Ванников объявил перерыв для заслуженного отдыха и спокойного сна до девяти часов утра.

— Всем приказываю отоспаться. Но сначала надо отрапортовать!

«Сов. секретно

Только лично.

Экз. единств.

Товарищу Берия Л. П.

Докладываем Вам, что 8 июня с. г. в 0 часов 30 минут после загрузки 32600 кг урана (на 36 ряду рабочих блочков) в реакторе началась цепная ядерная реакция в отсутствии воды в технологических каналах. Таким образом, пуск физического котла осуществлен. В течение 8 и 9 июня произведем окончательное испытание системы управления ядерной реакции в котле.

С 10 июня будем продолжать дальнейшую загрузку урана до получения цепной ядерной реакции при наличии воды в технологических каналах.

И. В. Курчатов.

Б. Г. Музруков.

Е.П. Славский».

Следующим этапом должен был стать «мокрый» пуск. Два дня котел дозагружали до проектной нормы. Однако и после этого оказалось, что при наличии воды в каналах реактор является подкритичным.

Даже при извлечении всех поглощающих стержней из активной зоны цепная реакция не начиналась. Поглощающий эффект воды оказался значительно выше ожидаемого.

Курчатов принял единственное — и вынужденное — решение об увеличении активной зоны реактора сверх проектной путем загрузки в каналы дополнительных урановых блочков. Резервные урановые блочки на комбинате были, хотя и в ограниченном количестве. Да и предназначались они в первую очередь для следующей загрузочной кампании. Загрузили сначала по одному блочку в каждый канал. Потом — ещё по два. После каждой дополнительной загрузки делалась попытка пуска реактора. И каждый раз — неудачно. Коэффициент размножения сборки оставался ниже единицы. Курчатов произвел ещё две дозагрузки. И опять безрезультатно. В целесообразности и эффективности продолжения дозагрузки Курчатов засомневался: урановый столб в каналах приближался по высоте к границе графитовой кладки. Что предпринять в сложившейся ситуации, он не знал. Ванников настоял на новых дозагрузках топлива. После пятой дозагрузки урана, то есть после увеличения фактической загрузки на 20 % по сравнению с проектной реактор с водой еле-еле достиг критического состояния. Да и то, когда все стержни, кроме одного, были извлечены. Долгожданная критичность была достигнута 10 июня в восемь часов вечера. Мощность впервые поднята до одного мегаватта (1 % от проектной).

На следующий день Ванников выехал в Москву для доклада в Спецкомитете о пуске объекта «А» в эксплуатацию. С собой он увозил очередную докладную для Берия.

«Сов. секретно

Только лично

Экз. единств:

Тов. Берия Л. П.

Докладываем Вам, что 10 июня с.г. в 19 часов после закладки в реактор 72 600 кг урана началась цепная ядерная реакция при наличии воды в технологических каналах. Таким образом, окончательно проверены главные исходные данные, лежащие в основе проекта, и впервые в Советском Союзе осуществлена ядерная реакция при наличии охладителя в системе.

За период времени с 10 по 15 июня нами будет проверена система подачи воды, регулирующая и измерительная аппаратура, система аварийной защиты, а также выполнена догрузка пустых технологических каналов графитовыми и авиалевыми блоками.

С 15 июня предполагаем начать набор мощности котла, производя по мере надобности разгрузку технологических каналов от графитовых и авиалевых блоков и загружая эти технологические каналы урановыми блоками.

В дальнейших сообщениях шифрованными телеграммами набор мощности будет сообщаться условно, как достигнутый уровень воды в отстойном бассейне. Так, например, сообщение об уровне воды в отстойном бассейне до 1000 мм будет означать, что в котле достигнута мощность до 1000 киловатт.

И. В. Курчатов, Б. Г. Музруков, Е.П. Славский».

В течение недели мощность котла поднималась ступенями, с большой осторожностью. Никто не знал, как будут вести себя урановые блочки при саморазогреве до полутысячи градусов: расширяться, пухнуть, трескаться?

Подъем, однако, несмотря на все страхи и опасения, протекал нормально. Несмотря на отсутствие каких-либо видимых причин, Игорь Васильевич нервничал. Более всего он опасался неполадок в тракте системы охлаждения, что грозило непредсказуемыми последствиями.

17 июня в оперативном журнале начальников смен появилась тревожная, предупреждающая запись Курчатова:

«Начальникам смен! Предупреждаю, что в случае остановки подачи воды будет взрыв, поэтому ни при каких обстоятельствах не должна быть прекращена подача воды. В крайнем случае может быть остановлена вода рабочего хода. Вода холостого хода должна подаваться всегда. Необходимо следить за уровнем воды в аварийных баках и за работой насосных станций».

19 июня 1948 года в 12 часов 45 минут реактор впервые был выведен на проектную мощность 100 мегаватт, о чем было немедленно сообщено в Кремль, в Специальный комитет. В тот же день в Москве была подготовлена докладная записка на имя Сталина, которую подписали все члены Спецкомитета, за исключением отсутствующего Курчатова. В этот вечер Игорь Васильевич ушел с реактора в свой одинокий коттедж раньше обычного. Ужинать не хотелось. Выпил два стакана чая. Уселся в глубокое мягкое кресло. Наваливалась бесконечная усталость. Хотелось спать. Долго, тихо, спокойно. Но рваные, случайные мысли не оставляли. Наиболее удручающей была мысль о непредвиденном перерасходе металлического урана. Хватит ли запаса в стране на следующую загрузку через пять месяцев?.. Он-то уж знал, как неважно обстоят дела с добычей сырья. Урановой руды не хватало. И еще, наверное, долгое время, многие годы не будет хватать…