22 марта Курчатов написал еще одну памятную записку, которая стала основополагающим документом советского атомного проекта. В ней физик заявил: наиболее перспективен плутониевый путь к атомной бомбе. В этом случае можно обойти сложную проблему разделения изотопов. Однако советские ученые не будут иметь возможности изучить свойства элемента-94 до лета 1944 года, когда будут восстановлены и запущены советские циклотроны. Следовательно, очень важно узнать, что об этом элементе знают в США. Курчатов сформулировал четыре ключевых вопроса. Первый – делится ли элемент-94 быстрыми или медленными нейтронами? Второй – если делится, то каково сечение деления? Третий – подвержен ли элемент-94 спонтанному делению и каков период его полураспада? Четвертый – какие превращения претерпевает элемент-94 со временем? В дополнение Курчатов привел список американских лабораторий, где могли проводиться подобные работы. Список открывался Радиационной лабораторией в Беркли.

Новая памятка Курчатова попала Гайку Бадаловичу Овакимяну – заместителю начальника иностранного отдела Главного управления государственной безопасности НКВД, а тот поручил своим сотрудникам передать вопросы физика агентам за границей. Так начиналась сверхсекретная операция «Энормоз», призванная помочь советским физикам как можно быстрее создать атомную бомбу.

Лаборатория № 2

12 апреля 1943 года, выполняя решение Государственного Комитета Обороны, Академия наук приняла постановление о создании новой лаборатории под руководством Курчатова. Она стала известна как Лаборатория № 2. Находясь формально в составе Академии наук, Лаборатория № 2 подчинялась наркому химической промышленности Михаилу Георгиевичу Первухину, который должен был курировать работы от имени правительства. Сергей Кафтанов отошел на задний план.

Игорь Курчатов написал для Первухина доклад, озаглавленный «Протон, электрон и нейтрон», из которого тот мог получить основные сведения о структуре атомов. В следующем месяце физик составил более обширный доклад «Урановая проблема», где описал путь, пройденный от открытия радиоактивности к пониманию атомной структуры, и рассказал о разработке ускорителей частиц и их роли в ядерной физике. В этом докладе давался обзор представлений о цепной ядерной реакции по состоянию на июнь 1941 года, когда соответствующие исследования в СССР были прекращены. Курчатов лишь кратко остановился на атомной бомбе, упомянув, что цепная реакция на быстрых нейтронах в блоке урана-235 приведет к «взрыву исключительной силы». Но это будет зависеть, писал он, от «решения невероятно сложной технической задачи выделения большого количества этого изотопа из обычного урана». Потребуется по меньшей мере несколько килограммов чистого урана-235. Оценки критической массы лежат, отмечал Курчатов, в пределах от двух до сорока килограммов. В этом докладе Курчатов коротко коснулся и элемента-94, но по каким-то причинам не упомянул, что его можно использовать вместо урана-235 в качестве активного материала для бомбы.

Затем Курчатов встретился с Харитоном, Флёровым, Зельдовичем, Кикоиным, Алихановым и Лейпунским в Москве, чтобы принять коллективное решение о главных направлениях исследований. На себя он взял проектирование и постройку экспериментального реактора, производящего образцы элемента-94 для химического и физического анализа.

Первое решение, которое ему предстояло принять, заключалось в выборе типа сборки. В апрельском докладе Первухину он оценил, что для реактора потребуется 15 тонн тяжелой воды и 2 тонны природного урана, а для уран-графитовой системы – 500–1000 тонн графита и 50–100 тонн урана.