Istoria proiectului de uraniu al celui de-al Treilea Reich, așa cum este prezentat de obicei, îmi amintește personal de o carte cu pagini rupte. Toate acestea apar ca o istorie a eșecurilor și eșecurilor continue, un program cu obiective neclare și o risipă de resurse valoroase. De fapt, a fost construit un fel de narațiune despre programul atomic german, care este ilogic, în care există inconsecvențe semnificative, dar care se impune intens.
Cu toate acestea, unele informații pe care am reușit să le găsim în publicații, inclusiv studii relativ recente despre istoria evoluțiilor tehnico-militare germane, ne permit să privim proiectul german de uraniu într-un mod complet diferit. Naziștii erau interesați în primul rând de un reactor de putere compact și de arme termonucleare.
Reactor de putere
Opera extinsă și sonoră germană a lui Günther Nagel „Wissenschaft für den Krieg”, mai mult de o mie de pagini bazate pe bogate materiale arhivistice, oferă informații foarte interesante despre modul în care fizicienii celui de-al Treilea Reich au imaginat utilizarea energiei atomice. Cartea se referă în principal la activitatea secretă a departamentului de cercetare al Departamentului de armament terestru, în cadrul căreia s-a desfășurat și o activitate asupra fizicii nucleare.
Din 1937, în acest departament, Kurt Diebner a efectuat cercetări în domeniul inițierii detonării explozivilor prin intermediul radiațiilor. Chiar înainte de prima fisiune artificială a uraniului în ianuarie 1939, germanii au încercat să aplice fizica nucleară afacerilor militare. Departamentul Armamentelor Terestre a devenit imediat interesat de reacția de fisiune a uraniului, care a lansat proiectul german de uraniu și, în primul rând, a stabilit sarcina oamenilor de știință de a determina domeniile de aplicare a energiei atomice. Ordinul a fost dat de Karl Becker, șeful Departamentului de armament terestru, președinte al Consiliului Imperial de Cercetare și general al artileriei. Instrucțiunea a fost îndeplinită de fizicianul teoretic Siegfried Flyugge, care, în iulie 1939, a făcut un raport despre utilizarea energiei atomice, a atras atenția asupra enormului potențial energetic al nucleului atomic fisionabil și chiar a elaborat o schiță a unei "mașini de uraniu", care este un reactor.
Construcția „mașinii de uraniu” a stat la baza proiectului de uraniu al celui de-al Treilea Reich. Mașina de uraniu a fost un prototip de reactor de putere, nu de reactor de producție. De obicei, această circumstanță este fie ignorată în cadrul narațiunii despre programul nuclear german, creat în principal de americani, fie este subestimată grosolan. Între timp, problema energiei pentru Germania a fost cea mai importantă problemă din cauza deficitului acut de petrol, a necesității de a produce combustibil pentru motor din cărbune și a dificultăților semnificative în extracția, transportul și utilizarea cărbunelui. Prin urmare, chiar prima vedere a ideii unei noi surse de energie i-a inspirat foarte mult. Gunther Nagel scrie că trebuia să folosească „mașina de uraniu” ca sursă staționară de energie în industrie și în armată, pentru ao instala pe nave de război și submarine mari. Acesta din urmă, după cum se poate vedea din epopeea bătăliei de la Atlantic, a avut o mare importanță. Reactorul submarin a transformat barca dintr-o scufundare într-una cu adevărat subacvatică și a făcut-o mult mai puțin vulnerabilă la forțele anti-submarine ale adversarilor. Barca nucleară nu a trebuit să iasă la suprafață pentru a încărca bateriile, iar gama sa de operațiuni nu a fost limitată de alimentarea cu combustibil. Chiar și o singură barcă cu reactor nuclear ar fi foarte valoroasă.
Dar interesul proiectanților germani pentru reactorul nuclear nu s-a limitat la aceasta. Lista mașinilor pe care s-au gândit să instaleze reactorul a inclus, de exemplu, rezervoare. În iunie 1942, ministrul armamentului Hitler și Reich, Albert Speer, a discutat despre un proiect pentru un „vehicul de luptă mare” care cântărește aproximativ 1.000 de tone. Aparent, reactorul a fost destinat special acestui tip de rezervor.
De asemenea, oamenii de știință ai rachetelor au devenit interesați de reactorul nuclear. În august 1941, Centrul de Cercetare Peenemünde a solicitat posibilitatea utilizării „mașinii de uraniu” ca motor de rachetă. Dr. Karl Friedrich von Weizsacker a răspuns că este posibil, dar se confruntă cu dificultăți tehnice. Impulsul reactiv poate fi creat folosind produsele de descompunere ale unui nucleu atomic sau folosind o substanță încălzită de căldura unui reactor.
Deci, cererea pentru un reactor nuclear de putere a fost suficient de semnificativă pentru ca institutele de cercetare, grupurile și organizațiile să lanseze lucrări în această direcție. Deja la începutul anului 1940, trei proiecte au început să construiască un reactor nuclear: Werner Heisenberg la Institutul Kaiser Wilhelm din Leipzig, Kurt Diebner la Departamentul de Armament Terestru de lângă Berlin și Paul Harteck la Universitatea din Hamburg. Aceste proiecte au trebuit să împartă rezervele disponibile de dioxid de uraniu și apă grea între ele.
Judecând după datele disponibile, Heisenberg a reușit să asambleze și să lanseze primul reactor demonstrativ la sfârșitul lunii mai 1942. 750 kg de pulbere de uraniu metalic împreună cu 140 kg de apă grea au fost plasate în interiorul a două emisfere din aluminiu înșurubate ferm, adică în interiorul unei bile de aluminiu, care a fost plasată într-un recipient cu apă. Experimentul a mers bine la început, s-a observat un exces de neutroni. Dar pe 23 iunie 1942, mingea a început să se supraîncălzească, apa din recipient a început să fiarbă. Încercarea de a deschide balonul nu a avut succes, iar în cele din urmă balonul a explodat, împrăștiind pulbere de uraniu în cameră, care a luat imediat foc. Focul a fost stins cu mare greutate. La sfârșitul anului 1944, Heisenberg a construit un reactor și mai mare la Berlin (1,25 tone de uraniu și 1,5 tone de apă grea), iar în ianuarie-februarie 1945 a construit un reactor similar în subsolul Haigerloch. Heisenberg a reușit să obțină un randament decent de neutroni, dar nu a realizat o reacție în lanț controlată.
Diebner a experimentat atât dioxid de uraniu, cât și uraniu metalic, construind patru reactoare succesive din 1942 până la sfârșitul anului 1944 la Gottow (la vest de locul de testare Kummersdorf, la sud de Berlin). Primul reactor, Gottow-I, conținea 25 de tone de oxid de uraniu în 6800 de cuburi și 4 tone de parafină ca moderator. G-II în 1943 era deja pe uraniu metalic (232 kg de uraniu și 189 de litri de apă grea; uraniul a format două sfere, în interiorul cărora a fost plasată apă grea, iar întregul dispozitiv a fost plasat într-un recipient cu apă ușoară).
G-III, construit mai târziu, s-a remarcat printr-o dimensiune compactă a miezului (250 x 230 cm) și un randament ridicat de neutroni; modificarea sa la începutul anului 1944 conținea 564 de uraniu și 600 de litri de apă grea. Diebner a elaborat în mod constant proiectarea reactorului, abordând treptat o reacție în lanț. În cele din urmă, a reușit, deși cu o supraabundență. Reactorul G-IV din noiembrie 1944 a suferit o catastrofă: a explodat un cazan, uraniul s-a topit parțial și angajații au fost puternic iradiați.
Din datele cunoscute, devine destul de evident că fizicienii germani au încercat să creeze un reactor sub presiune cu putere moderată în apă, în care o zonă activă de uraniu metalic și apă grea ar încălzi apa ușoară care îl înconjoară și apoi ar putea fi alimentată cu un abur generator sau direct la o turbină.
Au încercat imediat să creeze un reactor compact potrivit pentru instalarea pe nave și submarine, motiv pentru care au ales uraniu metalic și apă grea. Se pare că nu au construit un reactor de grafit. Și deloc din cauza greșelii lui Walter Bothe sau pentru că Germania nu a putut produce grafit de înaltă puritate. Cel mai probabil, reactorul de grafit, care ar fi fost mai ușor de creat din punct de vedere tehnic, sa dovedit a fi prea mare și greu pentru a fi folosit ca centrală electrică a navei. În opinia mea, abandonarea reactorului de grafit a fost o decizie deliberată.
Activitățile de îmbogățire a uraniului au fost, de asemenea, cel mai probabil asociate cu încercările de a crea un reactor de putere compact. Primul dispozitiv pentru separarea izotopilor a fost creat în 1938 de Klaus Klusius, dar „tubul său de divizare” nu era potrivit ca design industrial. Mai multe metode de separare a izotopilor au fost dezvoltate în Germania. Cel puțin unul dintre ei a atins o scară industrială. La sfârșitul anului 1941, Dr. Hans Martin a lansat primul prototip de centrifugă de separare a izotopilor și, pe această bază, a început să fie construită o uzină de îmbogățire a uraniului în Kiel. Istoria sa, prezentată de Nagel, este destul de scurtă. A fost bombardat, apoi echipamentul a fost mutat la Freiburg, unde a fost construită o uzină industrială într-un adăpost subteran. Nagel scrie că nu a existat niciun succes și planta nu a funcționat. Cel mai probabil, acest lucru nu este în totalitate adevărat și este probabil că o parte din uraniul îmbogățit a fost produs.
Uraniul îmbogățit ca combustibil nuclear a permis fizicienilor germani să rezolve atât problemele legate de realizarea unei reacții în lanț, cât și de proiectarea unui reactor de apă ușoară compact și puternic. Apa grea era încă prea scumpă pentru Germania. În 1943-1944, după distrugerea unei uzine pentru producerea de apă grea în Norvegia, o uzină funcționa la uzina de la Leunawerke, dar obținerea unei tone de apă grea a necesitat consumul a 100 mii tone de cărbune pentru a genera electricitatea necesară. Prin urmare, reactorul cu apă grea ar putea fi utilizat la o scară limitată. Cu toate acestea, germanii nu au reușit să producă uraniu îmbogățit pentru probele din reactor.
Încercări de a crea arme termonucleare
Întrebarea de ce germanii nu au creat și nu au folosit arme nucleare este încă puternic dezbătută, dar în opinia mea, aceste dezbateri au întărit influența narațiunii despre eșecurile proiectului german de uraniu mai mult decât a răspuns la această întrebare.
Judecând după datele disponibile, naziștii erau foarte puțin interesați de o bombă nucleară cu uraniu sau plutoniu și, în special, nu au încercat să creeze un reactor de producție pentru producerea plutoniului. Dar de ce?
În primul rând, doctrina militară germană a lăsat puțin loc armelor nucleare. Germanii au căutat nu să distrugă, ci să pună mâna pe teritorii, orașe, facilități militare și industriale. În al doilea rând, în a doua jumătate a anului 1941 și în 1942, când proiectele atomice au intrat în stadiul implementării active, germanii au crezut că vor câștiga în curând războiul din URSS și vor asigura dominarea pe continent. În acest moment, au fost create chiar numeroase proiecte care trebuiau implementate după sfârșitul războiului. Cu astfel de sentimente, nu aveau nevoie de o bombă nucleară sau, mai exact, nu credeau că este necesar; dar pentru o viitoare bătălie în ocean era nevoie de o barcă sau o navă de reactor. În al treilea rând, când războiul a început să se aplece spre înfrângerea Germaniei și armele nucleare au devenit necesare, Germania a luat o cale specială.
Erich Schumann, șeful departamentului de cercetare al Departamentului de armament terestru, a prezentat ideea că este posibil să se încerce să se utilizeze elemente ușoare, cum ar fi litiu, pentru o reacție termonucleară și să se aprindă fără a utiliza o sarcină nucleară. În octombrie 1943, Schumann a lansat cercetări active în această direcție, iar fizicienii din subordinea acestuia au încercat să creeze condiții pentru o explozie termonucleară într-un dispozitiv de tip tun, în care două sarcini în formă erau aruncate una în cealaltă în butoi, ciocnind, creând temperatură și presiune ridicate. Potrivit lui Nagel, rezultatele au fost impresionante, dar nu suficiente pentru a începe o reacție termonucleară. O schemă de implozie a fost, de asemenea, discutată pentru a obține rezultatele dorite. Lucrările în această direcție au fost oprite la începutul anului 1945.
Poate părea o soluție destul de ciudată, dar avea o anumită logică. Germania ar putea îmbogăți din punct de vedere tehnic uraniul până la calitatea armelor. Cu toate acestea, o bombă cu uraniu a necesitat atunci prea mult uraniu - pentru a obține 60 kg de uraniu foarte îmbogățit pentru o bombă atomică, au fost necesare 10,6 până la 13,1 tone de uraniu natural.
Între timp, uraniul a fost absorbit activ de experimentele cu reactoare, care au fost considerate prioritare și mai importante decât armele nucleare. În plus, se pare că uraniul metalic din Germania a fost folosit ca înlocuitor al tungstenului în nucleele cochiliilor care perforează armura. În procesul-verbal publicat al întâlnirilor dintre Hitler și ministrul armamentului și munițiilor al Reichului Albert Speer, există o indicație că la începutul lunii august 1943 Hitler a ordonat intensificarea imediată a procesării uraniului pentru producția de miezuri. În același timp, au fost efectuate studii privind posibilitatea înlocuirii tungstenului cu uraniu metalic, care s-a încheiat în martie 1944. În același protocol, se menționează că în 1942 erau 5600 kg de uraniu în Germania, evident asta înseamnă uraniu metalic sau din punct de vedere al metalului. Dacă a fost adevărat sau nu a rămas neclar. Dar dacă cel puțin parțial cochilii care perforează armura au fost produse cu miezuri de uraniu, atunci o astfel de producție a trebuit să consume și tone și tone de uraniu metalic.
Această aplicație este indicată și de faptul curios că producția de uraniu a fost lansată de Degussa AG la începutul războiului, înainte de desfășurarea experimentelor cu reactoare. Oxidul de uraniu a fost produs la o fabrică din Oranienbaum (a fost bombardat la sfârșitul războiului și acum este o zonă de contaminare radioactivă), iar uraniul metalic a fost produs la o fabrică din Frankfurt pe Main. În total, firma a produs 14 tone de uraniu metalic în pulbere, plăci și cuburi. Dacă s-a eliberat mult mai mult decât s-a folosit în reactoarele experimentale, ceea ce ne permite să spunem că uraniul metalic a avut și alte aplicații militare.
Așadar, în lumina acestor circumstanțe, dorința lui Schumann de a realiza aprinderea non-nucleară a unei reacții termonucleare este destul de înțeleasă. În primul rând, uraniul disponibil nu ar fi suficient pentru o bombă cu uraniu. În al doilea rând, reactoarele aveau nevoie și de uraniu pentru alte nevoi militare.
De ce germanii nu au reușit să aibă un proiect de uraniu? Deoarece, după ce abia au atins fisiunea atomului, și-au stabilit obiectivul extrem de ambițios de a crea un reactor compact de putere adecvat ca centrală mobilă. Într-un timp atât de scurt și în condiții militare, această sarcină nu a putut fi rezolvată din punct de vedere tehnic pentru ei.
