Назначение И. В. Курчатова руководителем специализированной ядерной лаборатории объяснялось прежде всего его довоенными заслугами в исследовании ядра. Напомним, что именно он предложил в 1940 году программу, прямо направленную на осуществление цепной реакции деления урана. Но задачи Лаборатории № 2 существенно отличались от довоенных. Тогда, до войны, изучалась захватывающе интересная теоретическая проблема, переход к промышленному получению ядерной энергии лишь прогнозировался. Многие крупные физики считали даже, что нынешнему поколению успеха здесь ждать не приходится: ядерная энергетика — дело далекого будущего. Теперь же стало ясно, что не только техническое использование энергии ядра реально, но реально и ядерное оружие. Следовательно, задачи Лаборатории № 2 состоят не в расширении академических экспериментов, а в быстром преодолении создавшегося за полтора года войны отставания Советского Союза от западных стран в разработке методов практического применения атомной энергии для обороны и мирной промышленности.
Руководство столь обширной программой можно было поручить и более известному в то время ученому, чем доктор физико-математических наук Курчатов: среди советских физиков были исследователи, уже завоевавшие мировое признание. Выбор пал на Курчатова — и это во многом определило успехи советской ядерной программы. Талантливый ученый, он отличался и уникальными организаторскими способностями. Научный размах сочетал с государственным пониманием промышленных и интеллектуальных возможностей страны, умением подбирать и воодушевлять сотрудников. Провал ядерных планов Германии в немалой степени объяснялся тем, что там не нашлось руководителя, хотя бы частично обладавшего достоинствами Курчатова.
Возглавив новую советскую ядерную программу, Курчатов, естественно, начал с того, на чем прервались его довоенные изыскания, — приступил к практическому овладению ядерной энергией. Но при этом внес существенные дополнения в разработанный три года назад план. В чем же они заключались?
Вспомним, как ставились основные цели программы перед войной. Первое — сконструировать урановый реактор с замедлителем нейтронов, лучше всего с тяжелой водой. И второе — наладить промышленное разделение изотопов урана, чтобы обогащенный легким изотопом уран применить в реакторах без замедлителей. Теперь уже нельзя было ограничиться обогащением исходного ядерного материала легким изотопом. Требовался уран-235 в чистом виде и в достаточном количестве. Ведь именно этот изотоп, делящийся нейтронами любых энергий, представляет собой ядерную взрывчатку. Расчет критической массы урана, осуществленный тремя ленинградскими теоретиками — Харитоном, Зельдовичем и Гуревичем, — извлекли из сейфа: международная обстановка вынуждала нас позаботиться о собственном ядерном оружии, чтобы не оказаться беззащитными перед угрозой со стороны государств, уже владеющих им. Последующие события подтвердили дальновидность советской ядерной политики.
Новые задачи определялись и тем, что длительный спор физиков и радиохимиков о трансуранах наконец завершился — трансураны нашли. Как выяснилось, тяжелый изотоп урана не просто поглощает нейтроны, выводя их из цепной реакции, но сам при этом преобразуется — превращается в сравнительно короткоживущий (с полураспадом примерно в двое суток) нептуний, занимающий клетку № 93 в таблице Менделеева. А тот, в свою очередь, излучая электрон, переходит в элемент № 94, плутоний, гораздо более устойчивый — его период полураспада свыше двадцати четырех тысяч лет. Оба элемента в естественном состоянии не существуют.
Плутоний, открытый в 1940 году Гленном Сиборгом, сразу обнаружил уникальные свойства: как и уран-235, он делится нейтронами любых энергий и тоже испускает вторичные нейтроны. В качестве материала для ядерной бомбы он даже превосходит легкий изотоп урана. Есть у плутония и еще одно огромное преимущество: по своей химической природе он отличен от урана, и потому его несравненно легче выделить из общей массы, чем легкий изотоп-235. Именно эти свойства определили важное место плутония в разработке американского ядерного оружия. В нашей ядерной программе, которую в 1943 году стал проводить в жизнь Курчатов, естественно, плутонию тоже придавалось первостепенное значение. Теперь советский урановый реактор с замедлителем мог решать две задачи: давать тепловую энергию, возникающую при цепной реакции деления ядер, и производить пригодный для последующего извлечения из массы урана плутоний.