三 战后发展核武器的全民总动员（第2/10页）
如此，斯大林亲自指定的核计划决策机构——专门委员会和执行机构——第一管理总局、技术委员会和工程技术委员会及二者合并后的科技委员会的成立首先解决了苏联实施核计划的组织和管理问题。[54]
铀原料
尽管早在20世纪初的沙皇俄国时期便已开始勘探和开采铀矿，但由于发现的铀矿资源有限，且品位极低，含量极少，铀原料问题一直悬而未决，始终困扰着苏联的核研究人员，也是苏联实施核计划的重大障碍之一。
柏林刚刚被攻克，一架飞机便从莫斯科起飞，上面乘坐的是由苏联内务人民委员部军官和第二实验室科研人员组成的特别行动小组，准备去德国完成特殊使命。数日后，国防委员会作出第8568cc号决议，布置特别行动小组把在德国找到的重要物资和人员运回苏联。[55]1945年6月18日，苏联内务副人民委员扎维尼亚金和马赫涅夫向贝利亚报告：“根据国防委员会决议及您的命令，已在德国将下述设备和物资拆卸并装运回苏联：运往苏联的设备和物资有7个专列，共380个车皮。7个专列将在布列斯特换装。第一个专列已在布列斯特换装完毕并运抵莫斯科。随同物理研究所和化学冶金企业的设备抵达苏联的还有39名德国科学家、工程师、技师及其61位家属，共99人，名单附后。在德国不同地方发现的约250～300吨铀化合物和约7吨金属铀，已经全部运回苏联。在红军进入柏林之前，大量的设备、技术资料及专家被转移到了图林根及其他地区，现为盟军辖区，不久将被解放并由我军接管。稍后，需派工作小组前来德国对上述设备、技术资料及专家进行核实并运回苏联。”[56]1946年初，库尔恰托夫曾这样写道：“1945年5月前，铀—石墨反应堆点火是一件毫无希望的事，因为我们总共只有7吨氧化铀。要在1948年前弄到反应堆所需的100吨铀显得非常渺茫。去年年中，贝利亚同志向德国派出了以扎维尼亚金、马赫涅夫和基科因同志为首的由第二实验室和内务人民委员部工作人员组成的特别小组，寻找铀和铀原料。在做了大量的工作之后，特别小组找到了300吨氧化铀及其化合物并将其运回苏联。这不仅大大改善了铀—石墨反应堆的境况，而且也大大改善了整个铀研究的境况……”[57]在德国发现并运回苏联的这批铀原料解了苏联的燃眉之急，为苏联第一座物理实验堆的点火和启动提供了必要的保证。后来，苏联政府除了大力开发本国的铀矿资源外，还分别与保加利亚、波兰、罗马尼亚、匈牙利等国签订长期协议，共同开展铀矿勘探和开采并将加工后的铀产品供给苏联，以满足苏联核计划对铀原料的需求。1945年11月23日，苏联政府与捷克斯洛伐克政府签订协议，共同开发亚希莫夫铀矿并向苏联企业提供开采出的铀矿石。1946年10月，苏联政府又同东德签订同样的协议。随后，在东德成立了苏德股份公司“维斯穆特”，开采铀矿，运往苏联。第一管理总局成立后的最初几年内，苏联的铀矿主要来自捷克斯洛伐克和东德。下面所引表格基本上反映了苏联第一颗原子弹研制期间的铀原料来源情况。[58]
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。”